【C语言练习】050. 编写快速排序算法

050. 编写快速排序算法

快速排序（Quick Sort）是一种高效的排序算法，其基本思想是通过一个“分区”操作，将数组分为两部分，其中一部分的所有元素都小于另一部分的所有元素，然后递归地对这两部分进行排序。快速排序的平均时间复杂度为 O(nlogn)，在实际应用中非常高效。
用C语言实现快速排序的代码，包括递归实现和分区函数。

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一、核心概念区别

维度	递归	分区操作
定义	函数直接或间接调用自身的过程	将数据集合划分为多个子集的操作
目的	解决可分解为相似子问题的问题	为分治算法（如快速排序）提供数据划分
实现方式	函数嵌套调用，依赖系统栈	循环或指针操作，通常与递归结合使用
性能特点	栈空间消耗大，可能溢出	时间复杂度低（通常为O(n)）

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二、适用范围对比

1. 递归的典型场景

• 分治算法：如快速排序（依赖递归调用子数组排序）
• 树形结构操作：二叉树遍历（前序、中序、后序）
• 数学问题：阶乘、斐波那契数列（代码简洁但效率低）
• 动态规划问题：汉诺塔、全排列生成（状态分解）

2. 分区操作的典型场景

• 快速排序：通过partition()函数划分基准值左右子数组
• 快速选择算法：高效查找第k小元素（如网页3中的quickSelect()）
• 内存管理：动态分区分配中的空闲块划分（如网页9的首次适应算法）
• 数据预处理：将数据集按特定条件划分为多个子集

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三、代码示例与解析

1. 递归实现快速排序（结合分区操作）

#include 

// 分区函数（非递归操作）
int partition(int arr[], int low, int high) {
   
    int pivot = arr[high];     // 选择末尾元素为基准
    int i = low - 1;           // 小于基准的边界索引
    for (int j = low; j < high; j++) {
   
        if (arr[j] <= pivot) {
   
            i++;
            // 交换元素
            int temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }
    }
    // 将基准放到正确位置
    int temp = arr[i+1];
    arr[i+1] = arr[high];
    arr[high] = temp;
    return i + 1;
}

// 递归排序函数
void quickSort(int arr[], int low, int high) {
   
    if