快速排序演算法、計數排序演算法

快速排序是分治演算法，將數組分為幾部分，在各部分內完成排序，遞迴排序。演算法時間複雜度O(nlgn)。這是比較排序演算法中速度最快的一個演算法了。計數排序、基數排序、桶排序演算法是非比較排序演算法，他們的演算法複雜度是O(n)。快速排序演算法在選取支點上要有技巧，最好能達到隨即要求。
1，快速排序演算法：
普通快速排序
 1typedef struct int_array
 2{
 3    int *pa;//數組，對於任意類型的資料，可以使用char *pc,int typelen實現。
 4    int array_size;//數組元素數量
 5    int capacity;//緩衝大小
 6} INT_ARRAY;//有點類似於vector
 7
 8
 9int partition(INT_ARRAY *pia,int p,int r)
10{
11    int x,i,j;
12    x = pia->pa[p];
13    i = p -1;
14    j = r + 1;
15    while (1)
16    {
17        --j;
18        while(pia->pa[j] > x && j-- >= p)
19            ;
20        ++i;
21        while(pia->pa[i] < x && i++ <= r)
22            ;
23
24        if (i < j)
25        {
26            swap(&pia->pa[i],&pia->pa[j]);
27        }
28        else
29        {
30            return j;
31        }
32    }
33}
34
35void quick_sort(INT_ARRAY *pia,int p,int r)
36{
37    int q;
38    if(p < r)
39    {
40        q = partition(pia,p,r);
41        quick_sort(pia,p,q);
42        //p = q +1;
43        quick_sort(pia,q+1,r);
44    }
45}
2，改進版本的快速排序（隨機分布版本的快速排序）
隨機分布快速排序
 1int random_partition(INT_ARRAY *pia,int p,int r)
 2{
 3    int i = (mrand() %(r-p +1)) + p;
 4    swap(&pia->pa[i],&pia->pa[p]);
 5    return partition(pia,p,r);
 6}
 7void random_quick_sort(INT_ARRAY *pia,int p,int r)
 8{
 9    int q;
10    if (p < r)
11    {
12        q = random_partition(pia,p,r);
13        random_quick_sort(pia,p,q);
14        random_quick_sort(pia,q + 1,r);
15    }
16}
3，計數排序演算法
   計數排序演算法是需要知道數組元素的上下限，並且最好是對整數元素排序，計數每個元素的個數，需要佔用比較多的空間。
計數排序
 1void counting_sort(INT_ARRAY *pia, int max)
 2{
 3    int i,c;
 4    int *pb,*pc;
 5   
 6    //malloc 最多UNIT_MAX位元組，因此c 最多到UINT_MAX/sizeof(int) ;
 7    pb = (int*)malloc(sizeof(int) * pia->array_size);
 8    if (!pb)
 9    {
10        return;
11    }
12    c = max + 1;
13    pc = (int*)malloc(sizeof(int)*c);
14    if (!pc)
15    {
16        free(pb);
17        return;
18    }
19    memset((char*)pb,0xCC,sizeof(int)*pia->array_size);
20    memset((char*)pc,0xCC,sizeof(int)*c);
21    for (i = 0; i < pia->array_size; ++i)
22    {
23        pb[i] = pia->pa[i];
24    }
25    for (i = 0 ; i < c ; ++i)
26    {
27        pc[i] = 0;
28    }
29    for (i = 0; i < pia->array_size; ++i)
30    {
31        pc[pb[i]] ++;
32    }
33    for (i = 1; i < c; ++i)
34    {
35        pc[i] += pc[i-1];
36    }
37    for (i = pia->array_size - 1; i >= 0; --i)
38    {
39        pia->pa[pc[pb[i]] -1] = pb[i];
40        pc[pb[i]] --;
41    }
42    free(pb);
43    free(pc);
44}4，測試代碼
   在測試整數時，1kw整數，快速排序5秒，堆排序20秒，計數排序是0.43秒。