c语言快速排序（霍尔法、挖坑法、双指针法）图文详解
快速排序介绍：
快速排序是一种非常常用的排序方法，它在1962由C. A. R. Hoare（霍尔）提的一种二叉树结构的交换排序方法，故因此它又被称为霍尔划分，它基于分治的思想，所以整体思路是递归进行的。
整体思路：
1.先选取一个key，关于key值的选取，一般是选数组第一个元素，数组中间元素，数组最后一个元素，这三个元素的中间值，并将这个元素与数组第一个元素进行交换。
2.将key放入整个区间中正确的位置，即为key左边的元素都比key小，右边的元素都比key要大，此时的key就是它排好序的位置，注意key左边的元素都比它小，但不一定有序，右边也是一样，然后根据递归的思想，再对key左边的区间进行上面一样的操作和key右边的区间进行上面一样的的操作，当区间不存在或者区间只有一个元素时返回。
如何将key放入正确的位置：
将key放入正确的位置正是每趟递归需要做的，那么具体该如何实现呢？
实现过程目前有三种方法，每种方法虽然写法不同，但总体思路一样，所以效率是相同的，只要完全理解快速排序，写哪种都一样。
1.霍尔版本（传统方法）
第一步：定义一个right从数组最后一个元素开始即数组的右边开始向左边遍历，如果找到比key小的值就停下来。
第二步：定义一个left从数组第一个元素开始即数组的左边开始向右遍历，如果找到比key大的值就停下来。
第三步：left和right都停下来之后，交换left和right的值，这一步的目的就是将比key小的值往左放，将比key大的值。
第四步：当left和right相遇后，将第一个元素（即为key的值）与它们相遇位置的值交换。
第五步：让他们相遇位置的左区间和右区间同样执行上述四步（即为递归）。
动态思路图：
代码实现：
void Swap(int* a, int* b)
{
int tmp = 0;
tmp = *a;
*a = *b;
*b = tmp;
}
int GetMidi(int* a, int begin, int end)
{
int midi = (begin + end) / 2;
if (a[begin] > a[midi])
{
if (a[midi] > a[end])
{
return midi;
}
else if (a[end] > a[begin])
{
return begin;
}
else
{
return end;
}
}
else
{
if (a[begin] > a[end])
{
return begin;
}
else if (a[end] > a[midi])
{
return midi;
}
else
{
return end;
}
}
}
void QuickSortHoare(int* a, int begin, int end)
{
int left = begin;
int right = end;
if (left >= right)
{
return;
}
int midi = GetMidi(a, begin, end);//这里key的取值是首元素，尾元素，中间元素，这三个数取中间大小的值，可以提升一点效率
Swap(&a[begin], &a[midi]);
int keyi = begin;
while (left < right)
{
while (left < right && a[right] >= a[keyi])
{
right--;
}
while (left < right && a[left] < a[keyi])
{
left++;
}
Swap(&a[left], &a[right]);
}
Swap(&a[left], &a[keyi]);
keyi = left;
QuickSortHoare(a, begin, keyi - 1);
QuickSortHoare(a, keyi + 1, end);
}2.挖坑法：
第一步：将key的位置（即为第一个元素的位置）作为第一个坑位，将key的值一直保存在变量key中。
第二步：定义一个right从数组最后一个元素开始即为数组右边开始向左遍历，如果找到比key小的值，right停下来，将right下标访问的元素赋值到上一个坑位，并将right作为新的坑位。
第三步：定义一个left从数组第一个元素开始即为数组左边开始向右遍历，如果找到比key大的值，left停下来，将left下标访问的元素赋值到上一个坑位，并将left作为新的坑位。
第四步：当right和left相遇时，此时它们访问的元素绝对是坑位，只需将key里保存的key值放入坑位即可。
第五步：让他们相遇位置的左区间和右区间同样执行上述四步（即为递归）。
思路图：
代码实现：
void Swap(int* a, int* b)
{
int tmp = 0;
tmp = *a;
*a = *b;
*b = tmp;
}
int GetMidi(int* a, int begin, int end)
{
int midi = (begin + end) / 2;
if (a[begin] > a[midi])
{
if (a[midi] > a[end])
{
return midi;
}
else if (a[end] > a[begin])
{
return begin;
}
else
{
return end;
}
}
else
{
if (a[begin] > a[end])
{
return begin;
}
else if (a[end] > a[midi])
{
return midi;
}
else
{
return end;
}
}
}
void QuickSortHole(int* a, int begin, int end)
{
int left = begin;
int right = end;
if (begin >= end)
{
return;
}
int midi = GetMidi(a, begin, end);
Swap(&a[begin], &a[midi]);
int key = a[begin];
int hole = begin;
while (left < right)
{
while (left < right && a[right] >= key)
{
right--;
}
a[hole] = a[right];
hole = right;
while (left < right && a[left] <= key)
{
left++;
}
a[hole] = a[left];
hole = left;
}
a[hole] = key;
int keyi = hole;
QuickSortHole(a, begin, keyi - 1);
QuickSortHole(a, keyi + 1, end);
}3.双指针法（新手推荐）
第一步：定义两根指针cur和prev，初始位置如下图所示：
第二步：cur开始往后走，如果遇到比key小的值，则++prev，然后交换prev和cur指向的元素，再++cur，如果遇到比key大的值，则只++cur。
第三步：当cur访问过最后一个元素后，将key的元素与prve访问的元素交换位置。cur访问完整个数组后的各元素位置如下图所示：
第四步：让prev的左区间和右区间同样执行上述三步（即为递归）。
代码实现：
void Swap(int* a, int* b)
{
int tmp = 0;
tmp = *a;
*a = *b;
*b = tmp;
}
int GetMidi(int* a, int begin, int end)
{
int midi = (begin + end) / 2;
if (a[begin] > a[midi])
{
if (a[midi] > a[end])
{
return midi;
}
else if (a[end] > a[begin])
{
return begin;
}
else
{
return end;
}
}
else
{
if (a[begin] > a[end])
{
return begin;
}
else if (a[end] > a[midi])
{
return midi;
}
else
{
return end;
}
}
}
void QuickSortD(int* a, int begin, int end)
{
if (begin >= end)
{
return;
}
int midi = GetMidi(a, begin, end);
Swap(&a[begin], &a[midi]);
int keyi = begin;
int prev = begin;
int cur = begin + 1;
while (cur <= end)
{
if (a[cur] < a[keyi] && ++prev != cur)
{
Swap(&a[cur], &a[prev]);
}
cur++;
}
Swap(&a[keyi], &a[prev]);
keyi = prev;
QuickSortD(a, begin, keyi - 1);
QuickSortD(a, keyi + 1, end);
}下期预告：非递归
这期讲的三种快速排序方法均是采用递归的方法来实现的，那么如何使用非递归来实现快速排序呢？下期我将发布快速排序的非递归法。
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