快速排序及C语言实现

快速排序算法是一种基于“分治思想”的高效排序算法，其原理是将一个可排序序列按照某个基准数划分成两个子序列，其中左边的子序列所有元素均小于等于基准数，右边的子序列所有元素均大于等于基准数，再对左右子序列分别递归执行同样的操作，直到整个序列有序为止。

以下是快速排序的 C 语言实现：

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 - 1; 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);
    }
}

以上代码中，swap 函数用于交换两个数的值，partition 函数则是选择一个基准数（这里选择最后一个元素）将数组划分成左右两部分，并返回基准数所在的位置。quickSort 函数用于对整个序列进行递归排序。

示例：

#include <stdio.h>

void swap(int* a, int* b);
int partition(int arr[], int low, int high);
void quickSort(int arr[], int low, int high);

int main() {
    int arr[] = {4, 2, 7, 5, 1, 3};
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    quickSort(arr, 0, n - 1);
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    return 0;
}

输出结果为：

1 2 3 4 5 7

快速排序算法的时间复杂度最好情况下为 O(nlog2n)，最坏情况下为 O(n2)，平均情况下为 O(nlog2n)，并且它是一种原地排序算法，空间复杂度为 O(1)。

快速排序算法具有排序速度快、空间复杂度低等优点，是一种非常优秀的排序算法。但是，它也有一些缺点，例如在极端情况下，如当待排序的序列已经有序时，快排算法的时间复杂度会退化到 O(n2)，而且快排算法是非稳定排序算法，在两个相等的元素之间的顺序可能会被打乱。