快速排序：手撕代码就能征服的经典算法（内附超详细图解）

一、从图书馆乱架说开去

最近帮学校整理图书馆时（别问为啥程序猿要干这个），发现管理员大爷的排序方式堪称"行为艺术"——他居然把《C++ Primer》插在《Java编程思想》和《Python从入门到放弃》之间！这种"即兴创作"式的排序方式，让我深刻理解了一个真理：没有算法的世界，注定是混乱的！（说人话：快排真的超重要啊！）

二、快速排序的精髓：分而治之的艺术

快速排序的精妙之处，就像把大象装冰箱分三步：

1. 找基准：随便挑本书当分界线（专业术语叫pivot）
2. 搞事情：把比它薄的书放左边，厚的放右边（专业术语叫partition）
3. 玩递归：对左右两堆书重复以上操作

（偷偷告诉你）这个算法的发明者Tony Hoare当年在莫斯科交流时，居然是在给俄语词典排序时想到这个点子的！所以说，生活中处处是算法啊~

三、手把手实现经典快排（C语言版）

// 关键函数：分区操作
int partition(int arr[], int low, int high) {
    int pivot = arr[high];  // 选最后一个元素当基准
    int i = (low - 1);     // 小于基准的边界指针

    for (int j = low; j <= high - 1; j++) {
        if (arr[j] < pivot) {
            i++;
            // 交换操作
            int temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }
    }
    // 把基准放到正确位置
    int temp = arr[i+1];
    arr[i+1] = arr[high];
    arr[high] = temp;
    return i + 1;
}

// 递归函数本体
void quickSort(int arr[], int low, int high) {
    if (low < high) {
        int pi = partition(arr, low, high);
        // 左右开弓递归处理
        quickSort(arr, low, pi - 1);
        quickSort(arr, pi + 1, high);
    }
}

（代码小贴士）这个版本虽然经典，但有个致命弱点——如果数组本来就是有序的，时间复杂度会退化到O(n²)！别急，后面教你怎么优化。

四、时间复杂度揭秘：从O(n²)到O(n log n)的蜕变

先上结论（快拿小本本记好）：

场景	时间复杂度	出现概率
最佳情况	O(n log n)	日常使用
最差情况	O(n²)	需要规避
平均情况	O(n log n)	普遍存在

（敲黑板）这里要注意啦！快排的性能完全取决于基准的选择质量。就像找对象，选对pivot天天过情人节，选错了…你懂的~

五、三大优化秘籍（面试加分项）

1. 三数取中法

// 在low, high, mid三个位置取中间值
int median_of_three(int arr[], int low, int high) {
    int mid = low + (high - low)/2;
    // 三数比较的骚操作
    if (arr[low] > arr[mid]) swap(&arr[low], &arr[mid]);
    if (arr[low] > arr[high]) swap(&arr[low], &arr[high]);
    if (arr[mid] > arr[high]) swap(&arr[mid], &arr[high]);
    return mid;
}

2. 尾递归优化

把第二个递归调用改为循环，栈深度从O(n)降到O(log n)，防止堆栈溢出！

3. 插入排序混合使用

当子数组长度小于10时切换成插入排序，实测速度提升20%+

六、快排的十八般武艺

你以为快排只能排数字？Too young！

• 字符串排序：按字典序排列
• 对象排序：根据指定属性排序
• 多关键字排序：先按姓名再按年龄
• 大数据处理：外排序的基石

（冷知识）Linux系统的sort命令底层就是快排的优化版！下次用sort命令时，可以自豪地说：“这算法我懂！”

七、算法选择困难症的解药

什么时候该用快排？记住这个口诀：

数组较大选快排
数据随机更痛快
内存紧张要慎用
稳定需求请走开

（说人话）数据量大且随机分布时首选快排，需要稳定排序时请选择归并排序。

八、从快排看人生哲学

最后来个程序员式鸡汤：

1. 学会取舍：像选择pivot一样抓住关键
2. 分治思维：大问题拆成小问题逐个击破
3. 递归精神：把复杂交给递归，把简单留给自己
4. 持续优化：没有最好的算法，只有更适合的场景

下次面试被问快排，记得微笑说出：“这个算法啊，它教会了我…”（面试官眼睛会发光你信不信？）