快速排序算法的C++和C语言对比

快速排序算法简介：

快速排序(Quick Sort)是一种高效的排序算法，采用分治法策略。它的基本思想是：
1. 从数列中挑出一个元素作为"基准"
2. 重新排序数列，所有比基准值小的元素放在基准前面，所有比基准值大的元素放在基准后面
3. 递归地对小于基准值的子数列和大于基准值的子数列进行排序

平均时间复杂度为O(n log n)，最坏情况下为O(n²)，但通过优化可以避免最坏情况。

代码实现：

C++：

#include 
#include 
#include 

using namespace std;

int partition(vector& arr, int low, int high) {
    int pivot = arr[high];
    int i = low - 1;
    
    for (int j = low; j < high; j++) {
        if (arr[j] < pivot) {
            i++;
            swap(arr[i], arr[j]);
        }
    }
    swap(arr[i + 1], arr[high]);
    return i + 1;
}

void quickSort(vector& arr, int low, int high) {
    if (low < high) {
        int pi = partition(arr, low, high);
        quickSort(arr, low, pi - 1);
        quickSort(arr, pi + 1, high);
    }
}

void quickSort(vector& arr) {
    quickSort(arr, 0, arr.size() - 1);
}

C语言：

#include 

void swap(int* a, int* b) {
    int t = *a;
    *a = *b;
    *b = t;
}

int partition(int arr[], int low, int high) {
    int pivot = arr[high];
    int i = low - 1;
    
    for (int j = low; j < high; j++) {
        if (arr[j] < pivot) {
            i++;
            swap(&arr[i], &arr[j]);
        }
    }
    swap(&arr[i + 1], &arr[high]);
    return i + 1;
}

void quickSort(int arr[], int low, int high) {
    if (low < high) {
        int pi = partition(arr, low, high);
        quickSort(arr, low, pi - 1);
        quickSort(arr, pi + 1, high);
    }
}

样例截图：

 

思考与总结：

两种语言实现的优势比较

1. C++实现优势：
   使用vector容器，更安全且方便
   内置swap函数，代码更简洁
   支持函数重载，提供更友好的接口
   模板编程可轻松扩展为泛型实现

2. C语言实现优势：
   更底层，运行效率可能更高
   不依赖标准库以外的功能，可移植性更强
  更适合嵌入式系统等资源受限环境
  更直观地展示算法本质

分治思想将大问题分解为小问题，各个击破，这种思想在解决复杂问题时非常有效。快速排序的平均性能很好，但最坏情况性能较差，这提醒我们在设计系统时要考虑平均情况和最坏情况的平衡。 快速排序的性能很大程度上取决于基准的选择，这类似于生活中"找准关键点"的重要性。递归实现简洁优雅，展示了自相似问题的解决模式。快速排序是原地排序(除了递归栈)，这提醒我们在资源利用上要尽可能高效。