C# 快速排序

     快速排序（Quicksort）是对冒泡排序的一种改进。由C. A. R. Hoare在1962年提出。它的基本思想是：通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小，然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列。

    算法过程　　设要排序的数组是A[0]……A[N-1]，首先任意选取一个数据（通常选用第一个数据）作为关键数据，然后将所有比它小的数都放到它前面，所有比它大的数都放到它后面，这个过程称为一趟快速排序。一趟快速排序的算法是：

　　1）设置两个变量I、J，排序开始的时候：I=0，J=N-1；

　　2）以第一个数组元素作为关键数据，赋值给key，即 key=A[0]；

　　3）从J开始向前搜索，即由后开始向前搜索（J=J-1），找到第一个小于key的值a[j]，并与key交换；

　　4）从I开始向后搜索，即由前开始向后搜索（I=I+1），找到第一个大于key的a[i]，与key交换；

　　5）重复第3、4、5步，直到 I=J； (3,4步是在程序中没找到时候j=j-1，i=i+1。找到并交换的时候i， j指针位置不变。另外当i=j这过程一定正好是i+或j+完成的最后另循环结束)

　　例如：待排序的数组A的值分别是：（初始关键数据：X=49） 注意关键X永远不变.永远是和X进行比较 无论在什么位子 最后的目的就是把X放在中间小的放前面大的放后面

　　A[0] 、 A[1]、 A[2]、 A[3]、 A[4]、 A[5]、 A[6]：

　　49 38 65 97 76 13 27

　　进行第一次交换后： 27 38 65 97 76 13 49

　　( 按照算法的第三步从后面开始找)

　　进行第二次交换后： 27 38 49 97 76 13 65

　　( 按照算法的第四步从前面开始找>X的值，65>49,两者交换，此时：I=3 )

　　进行第三次交换后： 27 38 13 97 76 49 65

　　( 按照算法的第五步将又一次执行算法的第三步从后开始找

　　进行第四次交换后： 27 38 13 49 76 97 65

　　( 按照算法的第四步从前面开始找大于X的值，97>49,两者交换，此时：J=4 )

　　此时再执行第三步的时候就发现I=J，从而结束一趟快速排序，那么经过一趟快速排序之后的结果是：27 38 13 49 76 97 65，即所以大于49的数全部在49的后面，所以小于49的数全部在49的前面。

　　快速排序就是递归调用此过程——在以49为中点分割这个数据序列，分别对前面一部分和后面一部分进行类似的快速排序，从而完成全部数据序列的快速排序，最后把此数据序列变成一个有序的序列，根据这种思想对于上述数组A的快速排序的全过程如图6所示：

　　初始状态 {49 38 65 97 76 13 27}

　　进行一次快速排序之后划分为 {27 38 13} 49 {76 97 65}

　　分别对前后两部分进行快速排序 {27 38 13} 经第三步和第四步交换后变成 {13 27 38} 完成排序。

　　{76 97 65} 经第三步和第四步交换后变成 {65 76 97} 完成排序。

 

     C#代码：

    

        /// <summary>
        /// Quick Sort
        /// </summary>
        /// <typeparam name="T"></typeparam>
        /// <param name="array"></param>
        public static void QuickSort<T>(T[] array,int left,int right) where T : IComparable
        {
            
            if (left < right)
            {
               
                int middle = GetMiddleFroQuickSort<T>(array, left, right);

                QuickSort<T>(array, left, middle - 1);

                QuickSort<T>(array, middle + 1, right);
            }
           
        }
        /// <summary>
        /// get the index of the middle value for qucik sort
        /// </summary>
        /// <typeparam name="T"></typeparam>
        /// <param name="array"></param>
        /// <param name="left"></param>
        /// <param name="right"></param>
        /// <returns></returns>
        private static int GetMiddleFroQuickSort<T>(T[] array, int left, int right) where T : IComparable
        {
            T key = array[left];
            while (left < right)
            {
                while (left < right && key.CompareTo(array[right]) < 0)
                {
                    right--;
                }
                if (left < right)
                {
                    T temp = array[left];
                    array[left] = array[right];
                    //Console.WriteLine("array[{0}]:{1} ---->  arry[{2}]:{3}", left, temp, right, array[right]);
                    left++;
                }

                while (left < right && key.CompareTo(array[left]) > 0)
                {
                    left++;
                }
                if (left < right)
                {
                    T temp = array[right];
                    array[right] = array[left];
                    //Console.WriteLine("array[{0}]:{1} ----> arry[{2}]:{3}", right, temp, left, array[left]);
                    right--;
                }
                array[left] = key;
            }
            //Console.WriteLine("find the middle value {0} and the index {1}", array[left], left);
            return left;
        }

    Test:

  

            int[] array = new int[] {43,23,80,15,789,27,90,69,66,158,45,32,1,22,77,66,44};
            Console.WriteLine("before quick sort");
            foreach (int i in array)
            {
                Console.Write(i+"->");
            }
            Console.WriteLine();
            SortHelper.QuickSort<int>(array,0,array.Length-1);
            Console.WriteLine("after quick sort");
            foreach (int i in array)
            {
                Console.Write(i + "->");
            }
            Console.WriteLine();

 

 

 

 

     结果：

   

before quick sort
43->23->80->15->789->27->90->69->66->158->45->32->1->22->77->66->44->
array[0]:43 ---->  arry[13]:22
array[13]:22 ----> arry[2]:80
array[2]:43 ---->  arry[12]:1
array[12]:1 ----> arry[4]:789
array[4]:43 ---->  arry[11]:32
array[11]:32 ----> arry[6]:90
find the middle value 43 and the index 6
22->23->1->15->32->27->43->69->66->158->45->90->789->80->77->66->44->

array[0]:22 ---->  arry[3]:15
array[3]:15 ----> arry[1]:23
array[1]:22 ---->  arry[2]:1
find the middle value 22 and the index 2
15->1->22->23->32->27->43->69->66->158->45->90->789->80->77->66->44->

array[0]:15 ---->  arry[1]:1
find the middle value 15 and the index 1
1->15->22->23->32->27->43->69->66->158->45->90->789->80->77->66->44->

find the middle value 23 and the index 3
1->15->22->23->32->27->43->69->66->158->45->90->789->80->77->66->44->

array[4]:32 ---->  arry[5]:27
find the middle value 32 and the index 5
1->15->22->23->27->32->43->69->66->158->45->90->789->80->77->66->44->

array[7]:69 ---->  arry[16]:44
array[16]:44 ----> arry[9]:158
array[9]:69 ---->  arry[15]:66
array[15]:66 ----> arry[11]:90
find the middle value 69 and the index 11
1->15->22->23->27->32->43->44->66->66->45->69->789->80->77->90->158->

find the middle value 44 and the index 7
1->15->22->23->27->32->43->44->66->66->45->69->789->80->77->90->158->

array[8]:66 ---->  arry[10]:45
array[10]:45 ----> arry[9]:66
find the middle value 66 and the index 9
1->15->22->23->27->32->43->44->45->66->66->69->789->80->77->90->158->

array[12]:789 ---->  arry[16]:158
find the middle value 789 and the index 16
1->15->22->23->27->32->43->44->45->66->66->69->158->80->77->90->789->

array[12]:158 ---->  arry[15]:90
find the middle value 158 and the index 15
1->15->22->23->27->32->43->44->45->66->66->69->90->80->77->158->789->

array[12]:90 ---->  arry[14]:77
find the middle value 90 and the index 14
1->15->22->23->27->32->43->44->45->66->66->69->77->80->90->158->789->

find the middle value 77 and the index 12
1->15->22->23->27->32->43->44->45->66->66->69->77->80->90->158->789->

after quick sort
1->15->22->23->27->32->43->44->45->66->66->69->77->80->90->158->789->