经典数组排序方法------快速排序法

一：截图

二：快速排序详解

快速排序法（QuickSort）是一种非常快的对比排序方法。它也Divide-And-Conquer思想的实现之一。自从其产生以来，快速排序理论得到了极大的改进，然而在实际中却十分难以编程出正确健壮的代码。本文将对快速排序算法的基本理论和编程实践方面做作一个全面的讲解。在本文讲解中，将忽略很多细枝末节，试图给读者形成一个非常具体的快速排序形象。

快速排序---基本理论

因为该算法是Divide-And-Conquer思想的一个实现，所以本文将以Divide-And-Conquer思想对其进行分析。首先，假设所要排序的数字存储在数组S中，则该算法的操作可以拆分为两部分：

• 在S中选出一个元素v；
• 将S数组分为三个子数组。其中v这个元素单独形成子数组1，比v小的元素形成子数组2，比v大的元素形成自数组3.
• 分别对子数组2和子数组3进行前两步操作，实现递归排序；
• 返回时，依次返回S1,V,S2；

该程序具有平均运行时间T(n) = O(nlgn), 最差运行时间T(n) = O(n^2);

下面给出一个简单的排序实例对以上算法进行简单说明：

初始数组为--------------> S: 6,10,13,5,8,3,2,11

将第一个元素赋值给v----->v = 6;

以v为标准将S进行拆分--->[2,5,3],[6],[8,13,10,11] <----------将得到的数组命名为S1, S2;

同样对子数组S1进行拆分->[ ], [2], [ 5, 3] <--------------------拆分之后，第一个子数组为空。将得到的数组命名为S12；

对子数组S2进行拆分----->[ ], [8], [13, 10, 11]<---------------将得到的数组命名为S22；

此时的数组S为---------->2,5,3,6,8,13,10,11

对子数组S12进行拆分---->[3], [5],[ ];

对自数组S22进行拆分---->[10,11],[13],[]<--------------------将得到的数组命名为S221

此时的数组S为----------->2,3,5,6,8,10,11,13

对子数组S221进行拆分--->[ ], [11], [13]

对后得到的数组为-------->2,3,5,6,8,10,11,13;

三：代码

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;

namespace FastSort
{
    public partial class Frm_Main : Form
    {
        public Frm_Main()
        {
            InitializeComponent();
        }

        private int[] G_int_value;//定义数组字段

        private Random G_Random = new Random();//创建随机数对象

        //交换数据
        private void swap(ref int l, ref int r)
        {
            int temp;//临时值
            temp = l;//记录前一个值
            l = r;//记录后一个值
            r = temp;//前后交换数据
        }
        /// <summary>
        ///快速排序
        /// </summary>
        /// <param name="list">要排序的数组</param>
        /// <param name="low">数组的起始位置</param>
        /// <param name="high">数组的结束位置</param>
        private void Sort(int[] list, int low, int high)
        {
            int pivot;//临时变量，用来存储最大值
            int l, r;//分别用来记录遍历到的索引和最大索引
            int mid;//中间索引
            if (high <= low)//判断输入的值是否合法
                return;
            else if (high == low + 1)//判断两个索引是否相邻
            {
                if (list[low] > list[high])//判断前面的值是否大于后面的值
                    swap(ref list[low], ref list[high]);//交换前后索引的值
                return;
            }
            mid = (low + high) >> 1;//记录数组的中间索引,相当于(low + high)除以2
            pivot = list[mid];//初始化临时变量的值
            swap(ref list[low], ref list[mid]);//交换第一个值和中间值的索引顺序
            l = low + 1;//记录遍历到的索引值
            r = high;//记录最大索引
            try
            {
                //使用do...while循环遍历数组，并比较前后值的大小
                do
                {

                    while (l <= r && list[l] < pivot)//判断遍历到的索引是否小于最大索引
                        l++;//索引值加1
                    while (list[r] >= pivot)//判断最大值是否大于等于记录的分支点
                        r--;//做大索引值减1
                    if (l < r)//如果当前遍历到的值小于最大值
                        swap(ref list[l], ref list[r]);//交换顺序

                } while (l < r);
                list[low] = list[r];//在最小索引处记录最小值
                list[r] = pivot;//在最大索引处记录最大值
                if (low + 1 < r)//判断最小索引是否小于最大索引
                    Sort(list, low, r - 1);//调用自身进行快速排序
                if (r + 1 < high)//判断最大索引是否小于数组长度
                    Sort(list, r + 1, high);//调用自身进行快速排序
            }
            catch { }
        }

        private void btn_sort_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if (G_int_value != null)
            {
                Sort(G_int_value, 0, G_int_value.Length-1);//使用快速排序法对数组进行排序
                txt_str2.Clear();//清空控件内字符串
                foreach (int i in G_int_value)//遍历字符串集合
                {
                    txt_str2.Text += i.ToString() + ", ";//向控件内添加字符串
                }
            }
            else
            {
                MessageBox.Show("首先应当生成数组，然后再进行排序。", "提示！");
            }
        }

        private void btn_Generate_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            G_int_value = new int[G_Random.Next(10, 20)];//生成随机长度数组
            for (int i = 0; i < G_int_value.Length; i++)//遍历数组
            {
                G_int_value[i] = G_Random.Next(0, 100);//为数组赋随机数值
            }
            txt_str.Clear();//清空控件内字符串
            foreach (int i in G_int_value)//遍历字符串集合
            {
                txt_str.Text += i.ToString() + ", ";//向控件内添加字符串

            }
        }
    }
}