快速排序（C语言）

一、步骤

快速排序的基本思想：任取待排序元素序列中的某元素作为基准值，按照该排序码将待排序集合分割成两子序列，左子序列中所有元素均小于基准值，右子序列中所有元素均大于基准值，然后最左右子序列重复该过程，直到所有元素都排列在相应位置上为止。

1.首先，先确定一个元素作为关键值赋值到变量keyi中（keyi保存的是该元素的坐标，即数组的下标）

2.其次，用变量left保存数组的左边左边，right保存数组的右边坐标

3.然后right先向左边开始走，直到找到小于keyi的元素停止

4.right停止后，left开始向右侧找，找到大于keyi的元素停止

5.将left和right位置的元素互换，然后重复3、4步

6.直到left和right相遇后，将left赋值给keyi。到此keyi左侧的元素全部小于keyi处的元素，右侧的元素全部大于keyi处的元素，整个数组便成为[left,keyi-1]keyi[keyi+1,right]，这样就确定了一个元素的位置

快速排序有三种方法：hoare版本、挖坑法和前后指针版本

初始数组：

1.hoare版本

图片详解：

2.挖坑法

3.前后指针版本

图片详解：

这里的keyi保存的是关键值的坐标

二、代码

1.hoare版本

int PartSort1(int* arr, int left, int right)
{
	int keyi = left; //keyi不可以赋值为0，因为传过来的数组left不一定是0
	while (left < right)
	{
		while (left < right && arr[right] >= arr[keyi]) //右边找小，找到小于keyi的停止
		{
			right--;
		}
		while (left < right && arr[left] <= arr[keyi]) //左边找大，找到大于keyi的停止
		{
			left++;
		}
		Swap(&arr[left], &arr[right]);
	}
	Swap(&arr[left], &arr[keyi]);//此时left == right
	keyi = left;

	return keyi;
}
//[begin,end]
void QuickSort(int* arr, int left, int right)
{
	if (left >= right) // 1.当数组中只剩一个元素时返回，不需要排序
	{				   // 2.当数组不存在时返回，即left > right
		return;
	}

	int keyi = PartSort1(arr, left, right);//[left,keyi,right]

	QuickSort(arr, left, keyi - 1); //[left,kryi-1]keyi[keyi+1,right]
	QuickSort(arr, keyi + 1, right);
}

2.挖坑法

int PartSort2(int* arr, int left, int right)
{
	int key = arr[left];
	while (left < right)
	{
		while (left < right && arr[right] >= key)
		{
			right--;
		}
		arr[left] = arr[right];
		while (left < right && arr[left] <= key)
		{
			left++;
		}
		arr[right] = arr[left];
	}
	arr[left] = key;

	return left;
}
//[begin,end]
void QuickSort(int* arr, int left, int right)
{
	if (left >= right) // 1.当数组中只剩一个元素时返回，不需要排序
	{				   // 2.当数组不存在时返回，即left > right
		return;
	}

	int keyi = PartSort2(arr, left, right);//[left,keyi,right]

	QuickSort(arr, left, keyi - 1); //[left,kryi-1]keyi[keyi+1,right]
	QuickSort(arr, keyi + 1, right);
}

3.前后指针版本

int PartSort3(int* arr, int left, int right)
{
	int keyi = left;
	int prev = left;
	int cur = left + 1;
	while (cur <= right)
	{
		if (arr[cur] < arr[keyi] && prev != cur)
		{
			++prev;
			Swap(&arr[cur], &arr[prev]);
		}
		cur++;
	}
	Swap(&arr[prev], &arr[keyi]);
	keyi = prev;

	return keyi;
}
//[begin,end]
void QuickSort(int* arr, int left, int right)
{
	if (left >= right) // 1.当数组中只剩一个元素时返回，不需要排序
	{				   // 2.当数组不存在时返回，即left > right
		return;
	}

	int keyi = PartSort3(arr, left, right);//[left,keyi,right]

	QuickSort(arr, left, keyi - 1); //[left,kryi-1]keyi[keyi+1,right]
	QuickSort(arr, keyi + 1, right);
}