非递归快速排序 C语言实现 - 代码解析与优化

以下是一个非递归的快速排序的 C语言程序：

#include <stdio.h>
#define MAX_STACK_SIZE 100

struct stack {
    int l;
    int r;
};

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

int partition(int arr[], int l, int r) {
    int pivot = arr[r];
    int i = l - 1;
    for (int j = l; j <= r - 1; j++) {
        if (arr[j] < pivot) {
            i++;
            swap(&arr[i], &arr[j]);
        }
    }
    swap(&arr[i + 1], &arr[r]);
    return i + 1;
}

void quick_sort(int arr[], int l, int r) {
    struct stack s[MAX_STACK_SIZE];
    int top = -1;
    s[++top].l = l;
    s[top].r = r;
    while (top >= 0) {
        l = s[top].l;
        r = s[top].r;
        top--;
        int p = partition(arr, l, r);
        if (p - 1 > l) {
            s[++top].l = l;
            s[top].r = p - 1;
        }
        if (p + 1 < r) {
            s[++top].l = p + 1;
            s[top].r = r;
        }
    }
}

int main() {
    int arr[] = { 10, 7, 8, 9, 1, 5 };
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    quick_sort(arr, 0, n - 1);
    printf("Sorted array: ");
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    return 0;
}

该程序使用一个结构体数组来实现非递归的快速排序。首先将整个数组的左右端点入栈，然后开始循环：取出栈顶元素（即左右端点），进行一次快速排序的过程，将分割点的左半部分和右半部分的左右端点入栈。这样，每次取出栈顶元素时，都会对其进行一次快速排序，直到栈为空。

优化建议:

1. 栈大小优化: 可以根据实际数据规模调整 MAX_STACK_SIZE 的值，避免内存浪费。
2. 递归和非递归的比较: 在某些情况下，递归实现的快速排序可能更高效，需要根据实际情况进行选择。
3. 优化partition函数: 可以尝试使用不同的分割策略，例如三数取中法，以提高排序效率。
4. 使用更快的排序算法: 如果对效率要求极高，可以考虑使用更快的排序算法，例如归并排序或堆排序。

总结:

本文提供了一个非递归的快速排序 C语言程序，并详细解释了程序实现原理和优化技巧。代码简洁易懂，适合初学者学习参考。希望本文对您学习和理解快速排序算法有所帮助。