c语言库函数——qsort 以及背后的快速排序算法

函数声明：

void qsort(void *base, size_t nitems, size_t size, int (*compar)(const void *, const void*))

#include 
#include 
 
int values[] = { 88, 56, 100, 2, 25 };
 
int cmpfunc (const void * a, const void * b)
{
   return ( *(int*)a - *(int*)b );
}
 
int main()
{
   int n;
 
   printf("排序之前的列表：\n");
   for( n = 0 ; n < 5; n++ ) {
      printf("%d ", values[n]);
   }
 
   qsort(values, 5, sizeof(int), cmpfunc);
 
   printf("\n排序之后的列表：\n");
   for( n = 0 ; n < 5; n++ ) {
      printf("%d ", values[n]);
   }
 
  return(0);
}

c语言里的库函数qsort使用的是快速排序
什么是快速排序？

快速排序算法是在起泡排序的基础上进行改进的一种算法，其实现的基本思想是：通过一次排序将整个无序表分成相互独立的两部分，其中一部分中的数据都比另一部分中包含的数据的值小，然后继续沿用此方法分别对两部分进行同样的操作，直到每一个小部分不可再分，所得到的整个序列就成为了有序序列。

例如，对无序表{49，38，65，97，76，13，27，49}进行快速排序，大致过程为：

首先从表中选取一个记录的关键字作为分割点（称为“枢轴”或者支点，一般选择第一个关键字），例如选取 49；

1、将表格中大于 49 个放置于 49 的右侧，小于 49 的放置于 49 的左侧，假设完成后的无序表为：{27，38，13，49，65，97，76，49}
；
2、以 49 为支点，将整个无序表分割成了两个部分，分别为{27，38，13}和{65，97，76，49}，继续采用此种方法分别对两个子表进行排序
；
3、前部分子表以 27 为支点，排序后的子表为{13，27，38}，此部分已经有序；后部分子表以 65 为支点，排序后的子表为{49，65，97，76}；
4、此时前半部分子表中的数据已完成排序；后部分子表继续以 65为支点，将其分割为{49}和{97，76}，前者不需排序，后者排序后的结果为{76，97}；
5、通过以上几步的排序，最后由子表{13，27，38}、{49}、{49}、{65}、{76，97}构成有序表：{13，27，38，49，49，65，76，97}；

整个过程中最重要的是实现第 2 步的分割操作，具体实现过程为：
设置两个指针 low 和 high，分别指向无序表的表头和表尾，如下图所示：

先由 high 指针从右往左依次遍历，直到找到一个比 49 小的关键字，所以 high 指针走到 27 的地方停止。找到之后将该关键字同 low 指向的关键字进行互换：

然后指针 low 从左往右依次遍历，直到找到一个比 49 大的关键字为止，所以 low 指针走到 65 的地方停止。同样找到后同 high 指向的关键字进行互换：

指针 high 继续左移，到 13 所在的位置停止（13<49），然后同 low 指向的关键字进行互换：

指针 low 继续右移，到 97 所在的位置停止（97>49），然后同 high 指向的关键字互换位置：

指针 high 继续左移，此时两指针相遇，整个过程结束；
具体实现：

#include
int patition(int* p, int low, int hight)
{
    int partition = p[low];

    while (low < hight)
    {
        while (low < hight && p[hight] >= partition)
        {

            hight--;
        }
        p[low] = p[hight];


        while (low < hight && p[low] <= partition)
        {

            low++;
        }
        p[hight] = p[low];

    }
    p[low] = partition;
    return low;

}
void Qsort(int* p, int low, int hight)
{
    if (low < hight)
    {
        int part = patition(p, low, hight);
        Qsort(p, low, part - 1);
        Qsort(p, part + 1, hight);
    }
}
void quick_sort(int a[], int length)
{
    Qsort(a, 0, length - 1);
}