前序

说到排序算法，应该算是家喻户晓，人人皆知的大路货了。但是往往这些为人所熟知的东西中，也存在一些可以令人琢磨的细节。

这不，某天深夜，无所事事，大概是太寂寞，在思念了一番妹子以后，脑子里突然闪过了快速排序，遂在脑子中模拟了一遍快速排序的运行过程，以前只是死记硬背代码，没有去探究其运作的流程，于是在一些细节处陷入了沉思和迷惑，导致脑回路短路，当场打开斗鱼看了会球。

首先大家都知道，快排主要有两部分，分段(Partition)和递归(Recursive)。分段既将一组数据相对一个参考值分为两段，左段比参考值小，右端比参考值大，然后再递归对这两段进行分段。那么快排的关键部分自然就是这个分段算法，有了分段算法，加上递归，一个快排算法就写好了。

当然别小看了这个分段算法，是需要好好琢磨一番的。主要是一些临界值和极端情况的考虑，我的迷惑便是于此。于是查找了一些书籍和网络资源，加上自己的思路，总结了四种不同的分段算法。细节控可以来好好感受一下。

一. 填坑法

之所以叫填坑法，是其运作过程就像填坑一样。而且一点都不坑，代码形式非常好理解。

图片描述

代码如下:

int partition(int a[], int start, int end){
    int p = a[start];
    while(start < end){
        while(a[end] >= p && start < end) end--;
        a[start] = a[end];
        while(a[start] < p && start < end) start++;
        a[end] = a[start];
    }
    a[start] = p;
    return start;
}

void qs(int a[], int start, int end){
    if(start >= end){
        return;
    }
    int mid = partition(a, start, end);
    qs(a, start, mid-1);
    qs(a, mid+1, end);
}

二. 交换法

交换法，顾名思义就是要对两边的元素进行交换，再代码形式中用到swap函数。其流程如下:

图片描述

代码如下:

void swap(int* a, int* b){
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

int partition(int a[], int start, int end){
    int pivot = a[start];
    int p = start+1;
    int q = end;
    while(p <= q){
        while(a[p] < pivot && p <= q) p++;
        while(a[q] >= pivot && p <= q) q--;
        if(p < q){
            swap(&a[p], &a[q]);
        }
    }
    swap(&a[start], &a[q]);
    return q;
}

void qs(int a[], int start, int end){
    if(start >= end){
        return;
    }
    int mid = partition(a, start, end);
    qs(a, start, mid-1);
    qs(a, mid+1, end);
}

可以看出这个方法和第二个方法有什么不同的地方，为什么要选第二个元素为start

三. 顺序遍历法

上面两种方法是维护了一个start,一个end指针，逐步向中间趋近的过程。而顺序遍历用一次遍历完成对数据的分段。

图片描述

代码如下:

void swap(int* a, int* b){
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

int partition(int a[], int start, int end){
    int pivot = a[end];
    int storeIndex = start;
    for(int i = start; i < end; i++){
        if(a[i] < pivot){
            swap(&a[storeIndex], &a[i]);
            storeIndex++;
        }
    }
    swap(&a[storeIndex], &a[end]);
    return storeIndex;
}

void qs(int a[], int start, int end){
    if(start >= end){
        return;
    }
    int mid = partition(a, start, end);
    qs(a, start, mid-1);
    qs(a, mid+1, end);
}

四. 另类交换法

这个方法和之前的交换法的思路相同，但是它不返回mid值，所以索性称之为另类交换法吧。运作的流程就不做解释，直接上代码，各位客官姑且一看。

void qs(int a[], int start, int end){
    if(start >= end){
        return;
    }
    int pivot = a[start];
    int p = start;
    int q = end;
    while(1){
        while(a[p] < pivot) p++;
        while(a[q] > pivot) q--;
        if(p >= q){
            break;
        }
        swap(&a[p], &a[q]);
        p++;
        q--;
    }
    qs(a, start, p-1);
    qs(a, q+1, end);
}