排序算法----快速排序（链表形式）

单链表形式实现排序算法。

这个快速排序主要利用递归调用。包含4个文件，头文件QuickSort.h，fatal.h，库函数QuickSort.c，测试文件TestQuickSort。

QuickSort.h

 

typedef long ElementType;
#ifndef _List_H//如果没有编译过
#include<stdbool.h>
struct Node;
typedef struct Node *PtrToNode;
typedef PtrToNode List;
typedef PtrToNode Position;
List MakeEmpty(List L);
void DeleteList(List L);
bool IsEmpty(List L);
bool IsLast(Position P, List L);
void Insert(ElementType X, List L, Position P);
Position Header(List L);
Position First(List L);
Position Advance(Position P);
ElementType Retrieve(Position P);
void PrintList(const List L);
void SwapWithNext(Position BeforeP, List L);
void Qsort(List L, List tail);//快速排序核心算法
void QuickSort(List L);//快速排序驱动程序
#endif // !_List_H

 

 

 

fatal.h

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define Error(Str) FatalError(Str)
#define FatalError(Str) fprintf(stderr, "%s\n", Str), exit(1);

库函数QuickSort.c

 

// 引用头文件
#include "QuickSort.h"
#include<stdlib.h>
#include "fatal.h"

//结构体定义
struct Node
{
    ElementType Element;
    Position Next;
};

//初始化链表
List MakeEmpty(List L)
{
    if (L != NULL)
        DeleteList(L);//如果链表非空，则删除链表
    L = malloc(sizeof(struct Node));
    if (L == NULL)
        FatalError("Out of memory!");
    L->Next = NULL;
    return L;
}

//删除链表
void DeleteList(List L)
{
    Position P, Temp;
    P = L->Next;
    L->Next = NULL;
    while (P != NULL)
    {
        Temp = P->Next;
        free(P);
        P = Temp;
    }
}

//判断链表是否为空
bool IsEmpty(List L)
{
    return L->Next == NULL;
}

//判断当前指针P是否指向链表最后一个元素
bool IsLast(Position P, List L)
{
    return P->Next == NULL;
}



//插入元素X到位置P后面
void Insert(ElementType X, List L, Position P)
{
    Position  TmpCell;
    TmpCell = malloc(sizeof(struct Node));
    if (TmpCell == NULL)
        FatalError("Out of Space!!!");
    TmpCell->Element = X;
    TmpCell->Next = P->Next;
    P->Next = TmpCell;
}

//获取链表头
Position Header(List L)
{
    return L;
}

//获取链表第一个元素的位置
Position First(List L)
{
    return L->Next;
}

//获取位置P的下一个位置
Position Advance(Position P)
{
    return P->Next;
}

//提取位置P处结构里面的值
ElementType Retrieve(Position P)
{
    return P->Element;
}

//打印链表
void PrintList(const List L)
{
    Position P = Header(L);
    if (IsEmpty(L))
        printf("Empty list\n");
    else
    {
        do
        {
            P = Advance(P);
            printf("%d ", Retrieve(P));
        } while (!IsLast(P, L));
        printf("\n");
    }
}


//通过只调整指针来交换两个相邻的元素，BeforeP是要调换两个元素的前一
//个指针
void SwapWithNext(Position BeforeP, List L)
{
    Position P, AfterP;
    if (BeforeP != NULL)
    {
        P = Advance(BeforeP);
        if (P != NULL)
        {
            AfterP = Advance(P);
            if (AfterP != NULL)
            {
                P->Next = AfterP->Next;
                BeforeP->Next = AfterP;
                AfterP->Next = P;
            }
        }
    }
}

//快速排序核心算法
void Qsort(List head, List tail)
{
    //将链表分成2、4、8。。。，我们只说明开始分成2两条的情况
    //将链表分成两条，小于枢纽元的链表1，大于等于枢纽元的链表2，链表1已经有了头结点head，链表2以枢纽元为头结点mid
    if (head->Next == tail || head->Next->Next == tail)
        return;//如果链表是空或者只有一个元素，则停止循环

    List mid = head->Next;//指向枢纽元的指针
    List p = head;//指向链表1,最后p指向链表1的尾元素
    List q = mid;//指向链表2，最后q指向链表2的尾元素
    ElementType pivot = mid->Element;//枢纽元
    List t = mid->Next;//探测指针，指向下一个元素，查询是大于枢纽元还是小于枢纽元

    while (t != tail)//当探测指针指向链表尾节点，循环结束
    {
        if (t->Element < pivot)//当探测指针指向的元素<枢纽元，则把该元素接到链表1
            p = p->Next = t;
        else
            q = q->Next = t;//当探测指针指向的元素>=枢纽元，则把该元素接到链表2
        t = t->Next;//不管上一个元素大小如何，都要指向下一个元素
    }
    //当循环完整个链表，然后将链表1和2拼接起来
    p->Next = mid;//将小于枢纽元的链表1的尾节点指向枢纽元
    q->Next = tail;//将链表2的尾节点指向tail

    Qsort(head, mid);//对链表1进行同样的循环，当满足113行条件，则停止这个递归
    Qsort(mid, tail);//对链表2进行同样的循环，当满足113行条件，则停止这个递归
    //当两个QuickSort都满足113行时，跳出递归循环，程序结束
}

//快速排序驱动程序
void QuickSort(List L)
{
    Qsort(L, NULL);//调用排序算法，第二个是NULL
}

 

 

 

测试文件TestQuickSort：

 

#include<stdio.h>
#include "QuickSort.h"
#include"fatal.h"
#include<time.h>

int main()
{
    long  amount;      List L; Position P;
    L = MakeEmpty(NULL);//初始化链表
    P = L;
    if (L == NULL) Error("Out of Space!!!");
    printf("随机生成多少位数:");
    scanf_s("%d", &amount);
    srand((unsigned)time(NULL));
    for (long i = 0; i < amount; i++)
    {
        Insert(rand() % 1000000, L, P);
        P = Advance(P);
    }
    //printf("排序前的结果：");
    //PrintList(L);
    QuickSort(L);//调用排序驱动程序
    printf("排序后的结果：");
    PrintList(L);
}