经典算法（六）----快速排序----图解法让你快速入门

引言

     只要设计到数据，就会涉及到数据的排序问题，比如给你随机给你五个整数  3，1，5，2，4 。让你从小到大进行排序，那我们该怎样才是实现对这些整数的排序呢 ？

    答案是多种多样的，比如用插入排序、希尔排序、堆排序、归并排序、快速排序等等，这些排序方法都可以实现对整数排序，而这篇文章要讲的就是快速排序

本文将从以下几个问题对快速排序进行分析和讲解：

1. 什么是快速排序？
2. 快速排序的大概过程是什么？
3. 怎样用代码实现快速排序？
4. 快速排序的代码详解。

什么是快速排序？

下面看百度百科对快速排序的定义：

快速排序由C. A. R. Hoare在1960年提出。它的基本思想是：通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小，然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列。 

简单理解：还记得归并排序的思想吗，归并排序就是先分再合。而快速排序（下面简称快排）有一个分的过程（不是归并排序里的一个数组分成两部分），快排的分一共分两大步。

1. 首先找一个基准数（可以选数组的任意一个位置，这篇文章选的是数组的第一个数）。第一步就是把基准数变换位置，这个位置是前面的数都比基准数小，后面的数都比基准数大（这里排序是从小到大排序）。
2. 开始分，以基准数为界限，分成两部分（两部分都不包含基准数）。再对上面的两部分都执行上面的1过程即可。

截止到现在为止，只需要知道快排的两大步是什么就可以了，下面看一个动图：

快速排序的大概过程是什么？

我们用快速排序讲一个例子来说明，要排序的数组为3，1，5，2，4.

第一步：找基准数，并把基准数移动到合适的位置。

一般来说，基准数最终的位置（在这个位置前面的数都比基准数小，后面的数都比基准数大）都在基准数起始位置的后面（我选的基准数的数组的第一个元素），那应该让基准数移动大哪个位置呢？

我们要设置两个哨兵 i 和 j ，第一个哨兵 i 的位置是数组第一个元素的位置，哨兵 j 的位置数数组的最后一个元素的位置

首先哨兵 j 往前移动，在不和哨兵 i 碰头的情况下，如果发现了一个比基准数小的数，那就暂停移动，这时候轮到了哨兵 i 往后移动，在不和哨兵 j  碰头的情况下，如果发现了一个比基准数小的数，那就停止移动，然后哨兵 i 和 哨兵 j 交换他俩的元素，下面看图理解。

首先发现哨兵 j 比 基准数大，所以前移，移动到一个比基准数小的位置，哨兵 i 后移，移动到一个比基准数大的位置

这时候交换哨兵 i 和 j 的值。

下面继续哨兵j前移，哨兵i后移操作，但是哨兵 j 前移发现和 i 碰头了，那就结束哨兵的移动，把哨兵 i 和基准数的值互换。

经过上面的操作，就完成了基准数的移动，达到了基准数前面的数都比基准数小，基准数后面的数都比基准数大的目的

下面看用代码怎么实现上面图片的一系列操作

void QuickSort(int arr[],int first,int last)
{
	if(first>last)//控制递归结束 
		return ;
	int i=first,j=last;
	int temp=arr[first];//基准数
	while(i!=j)//i和j不碰头 
	{
		//顺序很重要，要先从右往左找 
		while(arr[j]>=temp&&i<j) 
			j--;
		//上面循环结束的条件有两种，
		//一是查到了比基准数小的，
		//二是 i与j碰头了
		while(arr[i]<=temp && i<j)
			i++; 
		//循环结束条件同上
		
		//下面交换两个数在数组中的位置
		if(i<j) //两个循环结束的条件都不是i和j碰头
		{
			int t=arr[i];
			arr[i]=arr[j];
			arr[j]=t;
		} 
	} 
	//最终一定会碰头，交换基准数和碰头那个位置的数 
	arr[first]=arr[i];
	arr[i]=temp; 
		 
	//QuickSort(arr,first,i-1);分的前一部分 
	//QuickSort(arr,i+1,last); 分的后一部分 
}

我相信只要上面的图片过程看懂了，那么看懂这段代码基本没啥问题了。

第二步就是分了，也就是上面函数的后两行，分成两部分，递归调用

怎样用代码实现快速排序？

下面看完整的代码

#include<iostream>
using namespace std;
//快速排序函数    不稳定 
void QuickSort(int arr[],int first,int last)
{
	if(first>last)//控制递归结束 
		return ;
	int i=first,j=last;
	int temp=arr[first];//基准数
	while(i!=j)//i和j不碰头 
	{
		//顺序很重要，要先从右往左找 
		while(arr[j]>=temp&&i<j) 
			j--;
		//上面循环结束的条件有两种，
		//一是查到了比基准数小的，
		//二是 i与j碰头了
		while(arr[i]<=temp && i<j)
			i++; 
		//循环结束条件同上
		
		//下面交换两个数在数组中的位置
		if(i<j) //两个循环结束的条件都不是i和j碰头
		{
			int t=arr[i];
			arr[i]=arr[j];
			arr[j]=t;
		} 
	} 
	//最终一定会碰头，交换基准数和碰头那个位置的数 
	arr[first]=arr[i];
	arr[i]=temp; 
		 
	QuickSort(arr,first,i-1);//分的前一部分 
	QuickSort(arr,i+1,last); //分的后一部分 
}
//输出数组的值
void printf(int arr[],int len)
{
	for(int i=0;i<len;i++)
		cout<<arr[i]<<" ";
	cout<<endl;
}
int main()
{
	//要排序的数组 
	int arr[]={3, 44,38, 5,47,15,36,26,27,2 ,46,4 ,19,50,48};
	int len=15;//要排序的数组长度 
	
	//排序 
	QuickSort(arr,0,len-1);
	
	//输出 
	printf(arr,len);
	return 0;
}

运行结果：

快速排序代码详解

1. 实现基准数的移动，注意两个哨兵移动时，移动要哨兵 j 先移动，然后再哨兵 i 移动
2. 实现分的过程，注意以什么为分割线进行分

本文参考以及引用：

啊哈算法！

百度百科

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