1 引言
快速排序，这是面试的时候公司经常会问到的题目，也是让我写了很多遍但就是记不住的家伙，我决心要死磕到底，彻底弄懂快速排序。
2 基本思路
根据教材和各种资料的信息，快速排序是将要排序的数据，先分成两个部分，怎么分呢？
先从数据里面随机选择一个数，这个数，就作为被比较的对象，专业一点的名称叫做主元，由这个主元，将整个数据划分为两部分，一部分都比主元小，另一部分都比主元大。
等于主元的部分可以划分到小的一组，也可以划分为大的一组，前后保持一致就行。
然后，递归地对这两组数据继续前面地操作，直到不可再分为止。
举个例子啊：
2，8，7，1，3，5，6，4
我们随机选择一个数，就最后一个把，4，将数据分为两个部分，一部分是 2，1，3，都小于4，另一部分是 8，7，5，6，都大于4 。
然后，4地位置就是最终它地位置，即第4位，不管后面怎么排序，4始终都在这个位置。
然后，分别对两个序列 2，1，3 和 8，7，5，6 按照上述地规则继续排序即可。
3 示意图
在上代码之前，我们先根据示意图看看怎么通过代码，或者通过步骤来实现这样一个过程。还是用上面地例子，2，8，7，1，3，5，6，4
这里我们会用到4个指针，分别是 p，r，i，j。其中，p表示数组地左边界，r 表示数组地有边界，i 用来标注小于主元地数据，即在 i 左侧的数据都是小于主元的，在 i 右侧的数据都是大于主元的。j 用来进行遍历操作。
初始化的时候，i 需要设置为p-1，j 设置为 p ，主元设置为最后一个元素然后开始进行遍历；
遍历的时候，需要执行操作，具体操作是：
当 j 所在的元素小于主元的时候，i++，然后执行 i 和 j 位置的元素的互换操作。
这一步是比较难理解的，我的解释是这样，为了保证 i 左侧的都是小于主元的元素，右侧都是大于主元的元素，当 j 遍历的时候，遇到小于主元的元素，需要将这个元素换到 i 的左侧去
而 i 的右侧都是大于主元的元素，故执行 i++，再执行交换操作，将小于主元的元素移动到 i 的左侧；
继续遍历 j ，如果 j 指向的元素大于主元，不用进行操作，继续遍历即可；
此时 j 指向 1，小于主元4，执行i++，即i指向8的位置，然后互换 i 和 j 位置的元素，即交换8和1，得到如下：
继续遍历，j 指向3，小于4，执行i++，即i指向7，然后互换 i 和 j 位置的元素，即交换7和3，得到如下：
继续遍历，5和6都小于4，不做操作。遍历完成如下：
然后需要将主元放回它自己的位置，即和i+1 位置的元素进行交换，这个好理解，i左侧的都是小于主元的，当然是和右侧第一个元素互换了。
4 代码
通过上面的过程，我来用C语言实现一下代码。函数应该包含3个，一个是交换函数Swap，一个是划分函数Partition，将数据分为两部分，需要返回的是主元的位置，还有一个就是递归调用的排序函数QuickSort。代码如下：
//交换数组中两个位置对应的元素
void Swap(int *arr, int src, int dst)
{
//位置相同不执行互换操作
if (src != dst)
{
arr[src] = arr[src] ^ arr[dst];
arr[dst] = arr[dst] ^ arr[src];
arr[src] = arr[src] ^ arr[dst];
}
}
//划分函数，将数组根据主元分为两部分
int Partition(int *arr, int left, int right)
{
int i = left-1;
for (int j = left; j < right; j++)
{
//以最后一个数据作为主元，将小于主元的数据交换到最左侧
if (arr[j] <= arr[right])
{
i++;
Swap(arr, i, j);
}
}
//最后需要将主元放到它本身的位置上去
Swap(arr, right, i + 1);
return i + 1;
}
//递归排序函数
void QuickSort3(int *arr, int left, int right)
{
//递归结束的标志，不能再继续划分为止
if (left < right)
{
int p = Partition(arr, left, right);
//这里p-1是因为p的位置已经是主元了，不用再排序了
//如果不执行p-1而执行p，可能会造成死循环，导致栈溢出
QuickSort3(arr, left, p-1);
QuickSort3(arr, p + 1, right);
}
}
我们调用测试一下：
int main()
{
int arr[8] = { 2,8,7,1,3,5,6,4 };
QuickSort3(arr, 0, 7);
for (int i = 0; i < 8; i++)
{
printf("%d\t", arr[i]);
}
printf("\n");
return 0;
}看下结果图：
再换一个测试方法：
int main()
{
int arr[MAX_NUM] = { 0 };
//使用 0-1000的随机数，1000个数据进行排序测试
srand((unsigned int)time(NULL));
for (int i = 0; i < MAX_NUM; i++)
{
arr[i] = rand() % 1000;
}
QuickSort3(arr, 0, MAX_NUM-1);
for (int i = 0; i < MAX_NUM; i++)
{
if (i % 10 == 0)
{
printf("\n");
}
printf("%d\t", arr[i]);
}
printf("\n");
system("pause");
return 0;
}测试结果图：
结果有点长，看着部分截图，也可以看出排序没问题。最后，补充一下，最坏的情况下，也就是数据已经排好序了，并且选择最大的数作为主元，时间复杂度是O(n^2)，一般情况下，时间复杂度位NlogN。
以上都是个人总结，纯手打，有疏漏之处还请批评指正。还有另外一种快排代码实现，太晚了，改天再写吧，可以看到我的代码里，QuickSort3这个函数，这就意味着还有1和2哈，哈哈。。。