C语言实现数组快速排序（含对算法的详细解释）

 以数组 a[0] a[1] a[2] a[3] a[4] a[5] a[6] a[7] a[8] a[9] a[10] 0 2 32 39 23 45 36 57 14 27 39 为例，说明核心代码的实现机制 第一轮： 首先进入quickSort(a, 0, 10); key=0，i=0，j=10，进入外层while，进入第一个内层while，由于0是数组中最小的，故j一直扫到头，j=0,arr[0] = arr[0]=0; 显然无法进入第二个内层while，由于i=j=0，结束外层while，执行a[0]=key=0;显然不进入第一个if，进入第二个if，执行quickSort(a, 1, 10);进行从a[1]到 a[10]的排序，第一轮结束。 第二轮; 执行quickSort(a, 1, 10),key=2，i=1，j=10，进入外层while，进入第一个内层while，由于2是传入段中最小的，故j一直扫到头，j=1,arr[1] = arr[1]=2;显然 无法进入第二个内层while，由于i=j=1，结束外层while，执行a[1]=key=2;显然不进入第一个if，进入第二个if，执行quickSort(a, 2, 10);进行从a[2]到 a[10]的排序，第二轮结束。 第三轮： 执行quickSort(a, 2, 10),key=32，i=2，j=10，进入外层while，进入第一个内层while，a[10]=39>key=32,--j,j变为9;a[9]=27<key=32,,退出第一个内层while， 执行a[i]=a[2]=a[j]=a[9]=27,数组变为 a[0] a[1] a[2] a[3] a[4] a[5] a[6] a[7] a[8] a[9] a[10] 0 2 27 39 23 45 36 57 14 27 39 注意此时a[j]（即a[9]）的值存入a[i]（即a[2]）中，a[j]可以被再赋值，32呢？32怎么没了呢？注意32始终由key保存，不用担心。注意此时i=2，j=9； 程序顺次执行，满足第二个内层while，进入，开始从左往右扫。a[2]=27<key=32,++i,i变为3（注意这是必然的，因为第一次的a[i]是由上次内层while的a[j]送给 的，而送给的条件是a[j]（即这里的a[i]）<key）；a[i]=a[3]=39>key=32,执行a[j]（前边已经说过，此时a[j]=a[9]的值已保存到a[2]中，a[j]可修改）=a[9]=a[3] =39，数组变为 a[0] a[1] a[2] a[3] a[4] a[5] a[6] a[7] a[8] a[9] a[10] 0 2 27 39 23 45 36 57 14 39 39 注意此时a[i]=a[3]又变为可修改。 注意此时i=3<j=9,未跳出外层while。 继续执行第一个内层while，a[j]=a[9]=39>key=32,--j,j变为8（这也是必然的，道理同前边分析）；a[j]=a[8]=14<key=32，退出第一个内层while， 执行a[i]=a[3]=a[j]=a[8]=14,数组变为 a[0] a[1] a[2] a[3] a[4] a[5] a[6] a[7] a[8] a[9] a[10] 0 2 27 14 23 45 36 57 14 39 39 注意此时a[j]=a[8]又变为可修改。此时i=3,j=8; 程序顺次执行，满足第二个内层while，进入，开始从左往右扫。a[i]=a[3]=14<key=32,++i,i变为4（必然）；a[i]=a[4]=23<key=32,++i,i变为5；a[i]=a[5]= 45>key=32,退出第二个内层while，执行a[j]=a[8]=a[i]=a[5]=45,数组变为 a[0] a[1] a[2] a[3] a[4] a[5] a[6] a[7] a[8] a[9] a[10] 0 2 27 14 23 45 36 57 45 39 39 注意此时a[i]=a[5]可修改，且i=5,j=8,未跳出外层while。 继续执行第一个内层while，a[j]=a[8]=45>key=32,--j,j变为7（必然）；a[j]=a[7]=57>key=32,--j,j变为6；a[j]=a[6]=36>key=32,--j,j变为5注意到此时i=j=5， 直接退出三个while。执行a[i]=a[5]=key=32,数组变为 a[0] a[1] a[2] a[3] a[4] a[5] a[6] a[7] a[8] a[9] a[10] 0 2 27 14 23 32 36 57 45 39 39 注意此时a[5]前的数都小于key=32，a[5]后的数都大于key=32，且startPos=2，endPos=10。 显然两个if都满足，（这是人一次性判断的，计算机只能先判断第一个if，等程序再返回到本轮时再判断第二个if，我们一次性判断是为了说明方便）首先进入第一个 if，执行quickSort(a, 2, 4)，排a[5]前面的a[2]到a[4]（a[0],a[1]在第二轮后已排好)，进入下一轮（第四轮），但第三轮未结束，因为计算机还并未判断第二个 if。 第四轮： 执行quickSort(a, 2, 4)，key=a[2]=27,i=2,j=4,startPos=2,endPos=4。 进入外层while，进入第一个内层while，a[j]=a[4]=23<key=27,执行a[i]=a[2]=a[j]=a[4]=23,数组变为 a[0] a[1] a[2] a[3] a[4] a[5] a[6] a[7] a[8] a[9] a[10] 0 2 23 14 23 32 36 57 45 39 39 此时a[j]=a[4]可修改，且i=2,j=4,程序顺次执行，进入第二个while，a[i]=a[2]=23<key=27,++i,i变为3（必然）：a[i]=a[3]=14<key=27,++i,i变为4，注意到i= j=4,退出所有循环，执行a[i]=a[4]=key=27,数组变为 a[0] a[1] a[2] a[3] a[4] a[5] a[6] a[7] a[8] a[9] a[10] 0 2 23 14 27 32 36 57 45 39 39 此时i=j=4,startPos=2,endPos=4，显然满足第一个if不满足第二个if（key后已无数），故执行quickSort(a, 2, 3)（排a[4]前的），进入下一轮（第五轮），但 第四轮未结束，因为计算机还并未判断第二个if。 第五轮： 执行quickSort(a, 2,3)，key=a[2]=23,i=2,j=3,startPos=2,endPos=3。 进入外层while，进入第一个内层while，a[j]=a[3]=14<key=23,执行a[i]=a[2]=a[j]=a[3]=14,数组变为 a[0] a[1] a[2] a[3] a[4] a[5] a[6] a[7] a[8] a[9] a[10] 0 2 14 14 23 32 36 57 45 39 39 此时a[j]=a[3]可修改，且i=2,j=3,程序顺次执行，进入第二个while，a[i]=a[2]=14<key=23,++i,i变为3（必然）：注意到i=j=3,退出所有循环，执行a[i]=a[3]= key=23,数组变为 a[0] a[1] a[2] a[3]  a[4] a[5] a[6] a[7] a[8] a[9] a[10] 0 2 14 23 27 32 36 57 45 39 39 此时i=j=3,startPos=2,endPos=3，显然不满足第一个if，再判断第二个，也不满足，故第五轮结束，返回到上一轮（第四轮）的第二个if处，前面已经分析过，不 满足第二if，故第四轮结束，返回到上一轮（第三轮）的第二个if处（至此，到第三轮最终的a[i]=a[5]=key=32前的元素，都已排好），这次满足。执行 quickSort(a, 6, 10)，排a[5]后的元素，进入下一轮（记为第四*轮，为的是与上面的第四轮区别，同时也为了体现两者的联系）。第三轮结束。 第四*轮： 执行quickSort(a, 6, 10)，key=a[6]=36,i=6,j=10,startPos=6,endPos=10。 此时a[j]=a[3]可修改，且i=2,j=3,程序顺次执行，进入第二个while，a[i]=a[2]=14<key=23,++i,i变为3（必然）：注意到i=j=3,退出所有循环，执行a[i]=a[3]= a[j]=a[10]=39>key=36,--j,j变为9；a[j]=a[9]=39>key=36,--j,j变为8；a[j]=a[8]=45>key=36,--j,j变为7；a[j]=a[7]=57>key=36,--j,j变为6；注意到i=j=6， 退出所有while，执行a[i]=a[6]=key=36，数组不变。此时i=j=6,startPos=6,endPos=10。显然不满足第一个if，满足第二个if，执行quickSort(a, 7, 10)（排 a[6]后的元素），进入第五*轮，第四*轮结束。 第五*轮： 执行quickSort(a, 7, 10)，key=a[7]=57,i=7,j=10,startPos=7,endPos=10。 a[j]=a[10]=39<key=57,执行a[i]=a[7]=a[j]=a[10]=39,数组变为 a[0] a[1] a[2] a[3] a[4] a[5] a[6] a[7] a[8] a[9] a[10] 0 2 14 23 27 32 36 39 45 39 39 此时i=7,j=10,程序顺次执行，进入第二个内层while，a[i]=a[7]=39<key=57,++i,i变为8（必然）；a[i]=a[8]=45<key=57,++i,i变为9；a[i]=a[9]=39<key=57，++i, i变为10；注意到i=j=10，退出所有while，执行a[i]=a[10]=key=57。数组变为 a[0] a[1] a[2] a[3] a[4] a[5] a[6]  a[7] a[8] a[9] a[10] 0 2 14 23 27 32 36 39 45 39 57 此时i=j=10,startPos=7,endPos=10。显然满足第一个if，不满足第二个if（a[i]=a[10]后面已没有元素），执行quickSort(a, 7, 9)（排a[10]前面的元素），进入 第六*轮，但未退出第五*轮，因为计算机并还未判断第二个if。 第六*轮： 执行quickSort(a, 7, 9)，key=a[7]=39,i=7,j=9,startPos=7,endPos=9。 a[j]=a[9]=39=key=39,--j,j变为8；a[j]=a[8]=4>key=39,--j,j变为7；注意到i=j=7,退出所有while，执行a[i]=a[7]=key=39，数组不变。此时i=j=7,startPos=7, endPos=9。显然不满足第一个if（a[i]=a[7]前已无元素），满足第二个，执行quickSort(a, 8, 9)（排a[7]后面的元素）,，进入第七*轮，第六*轮结束。 第七*轮： 执行quickSort(a, 8, 9)，key=a[8]=45,i=8,j=9,startPos=8,endPos=9。 a[j]=a[9]=39<key=45,执行a[i]=a[8]=a[j]=a[9]=39,数组变为 a[0] a[1] a[2] a[3] a[4] a[5] a[6] a[7] a[8] a[9] a[10] 0 2 14 23 27 32 36 39 39 39 39 此时i=8,j=9,程序顺次执行，进入第二个内层while，a[i]=a[8]=39<key=45,++i,i变为9（必然）； 注意到i=j=9，退出所有while，执行a[i]=a[10]=key=57。数组变为 a[0] a[1] a[2] a[3] a[4] a[5] a[6] a[7] a[8] a[9] a[10] 0 2 14 23 27 32 36 39 39 45 57 此时i=j=9,startPos=8,endPos=9，显然不满足第一个if，再判断第二个，也不满足，第七*轮结束。程序回到第五*轮的第二个if，前面已经分析过，不满足，故第五*轮结束。 至此，整个quickSort函数结束，数组已排好，如上所示。