1. 基本原理

首先回顾一下之前所讲的几个排序算法，如下图所示

在这里继续介绍一种新的排序算法，即快速排序。这种方法的想法实际上很简单，首先选定某一个确定的值，将小于这个值的元素放在他的左边，将大于这个值的元素放在他的右边，之后将左侧元素递归第使用该方法，直至排好整个序列。

2. 代码实现

#include <stdio.h>

// 在数组中将下标为 low 和 high 的元素进行互换
void swap(int k[], int low, int high)
{
    int temp;

    temp = k[low];
    k[low] = k[high];
    k[high] = temp;
}

int Partition(int k[], int low, int high)
{
    int point;

    point = k[low];     // 令基准点为数组的第一个元素，且 point 是变量而非指针 

    while( low < high )
    {
        // 从右边开始过滤掉所有比基准点大的数值，因为它们就在右边就好了，不用动
        while( low < high && k[high] >= point )
        {
            high--;
        }
        // 找到比基准点小的值就互换位置
        swap(k, low, high);

        // 与上面的同理
        while( low < high && k[low] <= point )
        {
            low++;
        }
        swap(k, low, high);
    }

    return low;
}

// 其中的 low 是数组的起始位置， high 是数组的终止位置
void QSort(int k[], int low, int high)
{
    int point;   // 基准点

    // 通过不断地对基准点进行比较，在比较的过程中个左边的基准点和右边的基准点都会移动
    // 当指针重合的时候说明已经进行了一轮比较了
    if( low < high )    
    {
        point = Partition(k, low, high);   //定位基准点，将小于基准点的数字放在左边，大于的放在右边

        QSort(k, low, point-1);      // 对基准点左边进行递归调用

        QSort(k, point+1, high);     // 对基准点右边进行递归调用
    }
}

void QuickSort(int k[], int n)
{
    QSort(k, 0, n-1);
}

int main()
{
    int i, a[10] = {4, 2, 5, 0, 3, 9, 1, 7, 6, 8};

    QuickSort(a, 10);

    printf("排序后的结果是：");
    for( i=0; i < 10; i++ )
    {
        printf("%d", a[i]);
    }
    printf("\n\n");

    return 0;
}

3. 快速排序的优化

3.1 优化选取基准点

之前的方法直接将第一个元素作为 point ，但是这样的取法很容易使得作为比较元素的 ponit 本身就是最大值，使得算法的效率降低，为了避免这种情况的产生，选取数组的第一个元素，最后一个元素和中间元素中位于中间的那个元素作为 pnoint 。

3.2 优化不必要的交换

再优化的过程可以看到 point 元素来回移动了数次，但是再一次循环中实际上最后是确定一个位置，所以之前经过的位置都是无用功，可以不这样来回移动位置，而是直接采用赋值操作，这样就不用调用子函数了。

3.3 优化小数组时的排序方案

数组规模较小（比如说小于 7 的时候），可以直接采用插入排序的方法，当数组的规模比较大的时候使用递归（即快速排序的方法）。

3.4 优化递归操作

使用尾递归的方式优化递归操作。所谓的尾递归就是，如果一个函数中递归形式的调用出现函数的末尾，我们称这个递归函数是为尾递归的。

36. 排序算法（9）：快速排序