数据结构——快速排序

本文详细介绍了快速排序算法,包括其分治思想、步骤(选择基准元素、分区并递归排序),并通过GIF演示了单趟交换过程。还提供了C语言代码实现。

一、背景

快速排序算法是对冒泡排序算法的一种改进算法,在当前所有内部排序算法中,快速排序算法被认为是最好的排序算法之一

二、快排的方法和思想

快速排序采用的是分治思想;

1、在一个无序的序列中选取一个任意的基准元素pivot

2、利用pivot将待排序的序列分成两部分,前面部分元素均小于或等于基准元素,后面部分均大于或等于基准元素

3、采用递归的方法分别对前后两部分重复上述操作,直到将无序序列排列成有序序列。

下面让我们来看用GIF演示的单趟的交换过程:

目的:使key左边的比key小,右边的比key大; 

三、代码实现

void PartSort(int* a, int left, int right)
{
	if (left >= right)
		return;       //如果数组长度为1或者非法就return;
	int keyi = left;   //keyi记录左下标;
	int begin = left;  
	int end = right;  
	while (left < right)
	{
          //right先动,找到小于keyi位置的值的下标
		while (left<right&&a[right] >= a[keyi])
		{
			right--;
		}
         //left后动,找到大于keyi位置的值的下标
		while (left<right&&a[left] <=a[keyi])
		{
			left++;
		}
          //进行交换
		if (left < right)
		{
			swap(&a[left], &a[right]);
		}
	}
	swap(&a[left], &a[keyi]);
	keyi = left;
     //划分区间为:[begin,keyi-1],keyi,[keyi+1,end]
	PartSort(a, begin, keyi - 1);
	PartSort(a, keyi+1, end);
}

数据结构中的排序算法是指一种将一串数据按照特定顺序(通常是升序或降序)排列的方法。常见的排序算法有多种,每种都有其特点和适用场景: 1. **冒泡排序**(Bubble Sort):简单直观,通过不断交换相邻元素使得较大值逐渐“浮”到数组顶部。效率较低,适用于小规模数据。 2. **选择排序**(Selection Sort):每次从未排序部分找出最小(大)元素,放到已排序部分的末尾。不稳定,对大规模数据效率不高。 3. **插入排序**(Insertion Sort):类似于打扑克牌,将每个元素逐个插入到已排序的部分的适当位置。效率随着数据有序程度提高而提升。 4. **快速排序**(Quick Sort):采用分治策略,选取一个基准元素,将序列分为两部分,一部分小于基准,另一部分大于基准,然后递归地对这两部分进行排序。平均性能好,是一种常用的高效排序法。 5. **归并排序**(Merge Sort):同样基于分治,将数组分成两个子数组,分别排序后再合并。稳定,但需要额外的空间存储。 6. **堆排序**(Heap Sort):利用堆这种数据结构特性,构建最大堆或最小堆进行排序。原地操作,效率较高。 7. **计数排序**(Counting Sort):针对非负整数,统计每个元素出现次数,再根据次数重构有序序列。时间复杂度低至线性,但只能处理整数范围有限的情况。 8. **基数排序**(Radix Sort):按位数从最低位到最高位进行排序,适合数字类型的整数排序。
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