用c语言多种实现快速排序（有完整代码带注释）

快速排序是一种把大问题分成小问题的算法。它的目的是把一个无序的数组变成有序的数组。

它的思想如下：

1. 首先选择数组的第一个数作为“中间值”。

2. 然后把数组分成两半，左边的数都比中间值小，右边的数都比中间值大。

3. 对左边和右边的数组分别再重复上面的步骤，直到数组的大小为1。

这个算法是通过不断分治的方法来解决问题的。我们把一个大的无序数组分成若干个小的无序数组，再对每个小的数组使用快速排序算法，最终使得整个数组变得有序。

#include

//交换两个数的值
void swap(int *a, int *b)
{
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

//划分数组，使得小于pivot的数在左边，大于pivot的数在右边
int partition(int arr[], int low, int high)
{
    int pivot = arr[high];   //选取最后一个数作为pivot
    int i = (low - 1);   //i指向第一个数
    for (int j = low; j <= high - 1; j++)
    {
        if (arr[j] <= pivot)   //如果当前数小于等于pivot，则交换
        {
            i++;
            swap(&arr[i], &arr[j]);
        }
    }
    swap(&arr[i + 1], &arr[high]);   //最后交换pivot和i+1
    return (i + 1);   //返回pivot的位置
}

//快速排序
void quickSort(int arr[], int low, int high)
{
    if (low < high)   //如果数组不为空，则继续排序
    {
        int pi = partition(arr, low, high);   //得到pivot的位置
        quickSort(arr, low, pi - 1);   //对左边数组进行排序
        quickSort(arr, pi + 1, high);   //对右边数组进行排序
    }
}

int main()
{
    int arr[] = {10, 7, 8, 9, 1, 5};   //要排序的数组
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);   //数组长度
    quickSort(arr, 0, n - 1);   //快速排序
    printf("Sorted array: \n");
    for (int i = 0; i < n; i++)
        printf("%d ", arr[i]);
    return 0;
}

#include

// 函数：交换两个数的值
void swap(int *a, int *b) {
  int temp = *a;  // 用临时变量存储 a 的值
  *a = *b;        // 将 b 的值赋给 a
  *b = temp;      // 将临时变量的值赋给 b
}

// 快速排序算法
void quick_sort(int arr[], int left, int right) {
  int i, j, pivot;  // 定义循环变量和 pivot
  
  // 判断左边的索引是否小于右边的索引
  if (left < right) {
    i = left;        // 从左边开始遍历
    j = right + 1;   // 从右边开始遍历
    pivot = arr[left];  // 定义 pivot 为左边的数
    
    do {
      // 找到第一个比 pivot 大的数的位置
      do i++; while (arr[i] < pivot);
      // 找到第一个比 pivot 小的数的位置
      do j--; while (arr[j] > pivot);
      // 如果 i 大于等于 j，说明两个位置的数交换位置
      if (i < j) swap(&arr[i], &arr[j]);
    } while (i < j);  // 循环知道 i 大于等于 j
    
    // 交换 pivot 和 j 的值，使 pivot 所在位置分隔数组为两部分
    swap(&arr[left], &arr[j]);
    
    // 对 pivot 前面的部分继续进行快速排序
    quick_sort(arr, left, j - 1);
    // 对 pivot 后面的部分继续进行快速排序
    quick_sort(arr, j + 1, right);
  }
}

int main() {
  int arr[] = {5, 1, 9, 4, 6, 2, 8, 3, 7};  // 定义要排序的数组
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); // 计算数组的大小

    // 执行快速排序
    quick_sort(arr, 0, n - 1);
    
    // 输出排序后的数组
    printf("Sorted array: \n");
    for (int i = 0; i < n; i++) {
    printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
    
    return 0;
}

/*该程序实现了快速排序算法。首先，它定义了一个交换两个数值的函数 `swap()`。然后，它定义了快速排序函数
 `quick_sort()`，该函数对传递的数组进行排序。最后，在 `main()` 函数中，它定义了要排序的数组，并调用了快速排序函数对该数组进行排序，最后输出了排序后的数组。*/

#include 

/* 分割数组的函数，用于在快速排序中获取分割点的位置 */
int partition(int arr[], int low, int high)
{
    int pivot = arr[high];    // 以最后一个数为分割点
    int i = (low - 1);        // 小于分割点的数的索引

    /* 遍历数组中的元素 */
    for (int j = low; j <= high - 1; j++) {
        /* 如果当前元素小于等于分割点，交换位置 */
        if (arr[j] <= pivot) {
            i++;
            int temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }
    }

    /* 将分割点放置在正确的位置 */
    int temp = arr[i + 1];
    arr[i + 1] = arr[high];
    arr[high] = temp;

    /* 返回分割点的索引 */
    return (i + 1);
}

/* 快速排序的实现，递归地对数组进行排序 */
void quick_sort(int arr[], int low, int high)
{
    if (low < high) {
        /* 获取分割点的索引 */
        int pivot_index = partition(arr, low, high);

        /* 递归地对左半边进行快速排序 */
        quick_sort(arr, low, pivot_index - 1);

        /* 递归地对右半边进行快速排序 */
        quick_sort(arr, pivot_index + 1, high);
    }
}

/* 程序的主函数 */
int main()
{
    int arr[] = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

    printf("排序前的数组：\n");
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");

    quick_sort(arr, 0, n - 1);

    printf("排序后的数组：\n");
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

/*在上面的代码中，我们实现了快速排序的算法。首先我们创建了一个 partition 函数，该函数用于将数组分割为两个子数组，一个是小于等于分割点的数，另一个是大于分割点的数。在快速排序中，通过调用 partition 函数，我们可以递归地对数组进行排序。

最后，在 main 函数中，我们创建了一个数组，并使用快速排序将其排序，最后输出结果。*/

快速排序是一种非常高效的排序算法，因为它具有平均线性的时间复杂度。它的时间复杂度在最坏情况下仍然是线性的，但平均情况下要好得多。一般而言，快速排序是时间复杂度为O(nlogn)的排序算法