【PTA数据结构 | C语言版】排序

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题目

给定 n 个（长整型范围内的）整数，要求输出从小到大排序后的结果。

本题旨在测试各种不同的排序算法在各种数据情况下的表现。各组测试数据特点如下：

• 数据1：只有1个元素；
• 数据2：11个不相同的整数，测试基本正确性；
• 数据3：103个随机整数；
• 数据4：104个随机整数；
• 数据5：105个随机整数；
• 数据6：105个顺序整数；
• 数据7：105个逆序整数；
• 数据8：105个基本有序的整数；
• 数据9：105个随机正整数，每个数字不超过1000。

输入格式:
输入第一行给出正整数 n（≤10^5），随后一行给出 n 个（长整型范围内的）整数，其间以空格分隔。

输出格式:
在一行中输出从小到大排序后的结果，数字间以 1 个空格分隔，行末不得有多余空格。

输入样例:
11
4 981 10 -17 0 -20 29 50 8 43 -5

输出样例:
-20 -17 -5 0 4 8 10 29 43 50 981

代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

// 交换两个元素
void swap(long long *a, long long *b) {
    long long temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

// 分区操作，返回基准元素的位置
int partition(long long arr[], int low, int high) {
    // 随机选择一个元素作为基准，并与最后一个元素交换
    int pivot_idx = low + rand() % (high - low + 1);
    swap(&arr[pivot_idx], &arr[high]);
    
    long long pivot = arr[high];
    int i = low - 1;  // 小于基准的元素的索引
    
    for (int j = low; j <= high - 1; j++) {
        // 如果当前元素小于或等于基准
        if (arr[j] <= pivot) {
            i++;  // 增加小于基准区域的索引
            swap(&arr[i], &arr[j]);
        }
    }
    swap(&arr[i + 1], &arr[high]);
    return i + 1;
}

// 快速排序
void quickSort(long long arr[], int low, int high) {
    if (low < high) {
        // pi 是分区的索引，arr[pi] 现在在正确的位置
        int pi = partition(arr, low, high);
        
        // 分别对基准前后的元素进行排序
        quickSort(arr, low, pi - 1);
        quickSort(arr, pi + 1, high);
    }
}

int main() {
    int n;
    scanf("%d", &n);
    
    // 分配内存
    long long *arr = (long long *)malloc(n * sizeof(long long));
    if (arr == NULL) {
        printf("内存分配失败\n");
        return 1;
    }
    
    // 读取数据
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        scanf("%lld", &arr[i]);
    }
    
    // 初始化随机数生成器
    srand(time(NULL));
    
    // 排序
    quickSort(arr, 0, n - 1);
    
    // 输出结果
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        if (i > 0) {
            printf(" ");
        }
        printf("%lld", arr[i]);
    }
    printf("\n");
    
    return 0;
}