C++实现 快速排序
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一、快速排序主函数
代码如下：
二、分区函数
1.选取支点
2.定义左右指针，移动指针
3.返回分割点的位置
代码如下：
三、swap函数——元素互换
代码如下：
四、printArr函数——打印输出
代码如下：
完整代码如下：
测试方法如下：
运行效果截图：
一、快速排序主函数
quickSort函数是快速排序算法的核心函数，用于对传入的整型数组arr进行排序。该函数使用递归的方式实现快速排序。
其中，strat和end参数表示当前需要排序的数组部分的起始和终止下标，而mid则表示当前数组的中间下标，即分区中心下标，由partition函数返回。在排序的过程中，如果当前子数组只有一个或没有元素，则不进行划分，排序直接结束。
如果需要划分数组，则调用partition函数进行分区，将数组分为左右两部分，将各自递归进行排序，直到排序完整个数组。具体实现中，先取数组第一个元素作为分区元素，然后使用while循环，寻找需要交换的元素，将其移动到正确位置，直到左右指针相遇，并将分区元素与左指针交换后返回中心点的位置。
整个排序过程中，每次递归调用快速排序函数时，都传入需要排序的子数组部分，并一次次划分成更小的子数组，最终得到排序好的有序数组。
代码如下：
// 定义快速排序函数，递归实现
void quickSort(int(&arr)[10], int strat, int end) {
// 前提条件
if (strat >= end)
return;
// 分区,返回分区下标
int mid = partition(arr, strat, end);
// 递归调用
quickSort(arr, strat, mid - 1);
quickSort(arr, mid + 1, end);
}二、分区函数
1.选取支点
函数中的第一步是将数组第一个元素作为支点（pivot）。
int pivot = arr[strat];2.定义左右指针，移动指针
函数定义了两个指针 left 和 right，分别初始化为 strat 和 end。接下来，左右指针开始分别从左侧和右侧遍历数组arr，找到需要交换的元素并将其交换位置。
while (left < right) {
while (arr[left] <= pivot && left < right)
left++;
while (arr[right] >= pivot && left < right)
right--;
swap(arr, left, right);
}
- 第一个while循环，left指针一直往右移动，直到找到大于pivot与arr[right]应该交换的元素。
- 第二个while循环，right指针一直往左移动，直到找到小于pivot与arr[left]应该交换的元素。
- 交换操作放在循环外面，因为left和right相遇时，交换操作还会执行一次，但此时已经没有必要进行交换了。
3.返回分割点的位置
通过left指针的位置来判断分割点的位置，left指针左侧的元素都小于pivot，右侧的元素都大于pivot。因此，判断left所指元素与pivot的大小关系，交换分割元素和left位置上的元素，更新分割点位置并返回。
if (arr[left] < pivot) {
// 将分割元素放到left指针指向的元素左边
swap(arr, strat, left);
return left;
} else if (arr[left] > pivot) {
// 将分割元素放到left指针指向的元素左边的前一个位置
swap(arr, strat, left - 1);
return left - 1;
}
- 在上面的代码中，如果left指向的元素小于支点pivot，则把pivot放在left之前，即交换arr[strat]和arr[left]的值。
- 如果left指向的元素大于支点，则把pivot放在left之前的位置，即交换arr[strat]和arr[left-1]的值。
代码如下：
// 数组分区
int partition(int(&arr)[10], int strat, int end) {
// 选取一个分区的-支点
int pivot = arr[strat];
// 左右指针指向
int left = strat, right = end;
while (left < right)
{
// 分别从左右两边遍历数组
while (arr[left] <= pivot && left < right)
left++;
while (arr[right] >= pivot && left < right)
right--;
// 交换左右指针的值
swap(arr, left, right);
}
if (arr[left] < pivot)
{
swap(arr, strat, left);
return left;
}
else if (arr[left] > pivot)
{
swap(arr, strat, left - 1);
return left - 1;
}
}三、swap函数——元素互换
函数是对一个整型数组中的两个元素进行交换的函数，作用是将输入的整型数组arr中下标为i和j的元素交换位置。函数接收一个整型数组arr，和两个整型参数i和j，表示需要交换的元素在数组中的下标。函数先用一个中间变量temp记录第i个元素的值，然后将第i和j个元素的值进行交换。
代码如下：
// 元素互换
void swap(int(&arr)[10],int i,int j) {
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
}四、printArr函数——打印输出
函数使用了 范围for 循环来遍历整型数组 arr，输出数组中每个元素的值。语句cout << num << '\t';会输出该元素后面跟着一个水平制表符\t，使得数组中每个元素的输出结果之间都会隔开一段距离，便于观察。函数输出一个换行符 cout << endl; ，使得下一次调用该函数输出内容不会和上一次输出结果粘在一起，以便输出更加整洁。
代码如下：
// 打印数组
void printArr(int(&arr)[10]) {
for (int num : arr)
cout << num << '\t';
cout << endl;
}完整代码如下：
/*
* 快速排序
* @QuickSort()
*/
// 定义快速排序函数，递归实现
void quickSort(int(&arr)[10], int strat, int end) {
// 前提条件
if (strat >= end)
return;
// 分区,返回分区下标
int mid = partition(arr, strat, end);
// 递归调用
quickSort(arr, strat, mid - 1);
quickSort(arr, mid + 1, end);
}
// 数组分区
int partition(int(&arr)[10], int strat, int end) {
// 选取一个分区的-支点
int pivot = arr[strat];
// 左右指针指向
int left = strat, right = end;
while (left < right)
{
// 分别从左右两边遍历数组
while (arr[left] <= pivot && left < right)
left++;
while (arr[right] >= pivot && left < right)
right--;
// 交换左右指针的值
swap(arr, left, right);
}
if (arr[left] < pivot)
{
swap(arr, strat, left);
return left;
}
else if (arr[left] > pivot)
{
swap(arr, strat, left - 1);
return left - 1;
}
}
// 元素互换
void swap(int(&arr)[10],int i,int j) {
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
}
// 打印数组
void printArr(int(&arr)[10]) {
for (int num : arr)
cout << num << '\t';
cout << endl;
}测试方法如下：
#include
using namespace std;
void quickSort(int(&arr)[10], int strat, int end);
int partition(int(&arr)[10], int strat, int end);
void swap(int(&arr)[10], int i, int j);
void printArr(int(&arr)[10]);
// 快速排序测试方法
void Test() {
int arr[10] = { 23, 45, 18, 6, 11, 19, 22, 18, 12, 9 };
printArr(arr);
int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
quickSort(arr, 0, size - 1);
printArr(arr);
} 运行效果截图：
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