快速排序（Quick Sort）详解与图解

快速排序（Quick Sort）是一种**分治思想（Divide and Conquer）**的经典算法，也是面试与嵌入式开发中最常用的排序算法之一。
本文通过详细代码、逐步图解和运行示例，带你从零彻底理解快速排序。

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一、快速排序的基本思想

快速排序的核心思想非常简洁：

“取一个基准数（pivot），
把数组分成两边：左边比它小，右边比它大，
然后对两边继续递归排序。”

重复这个过程，直到每一段只剩一个元素，整个数组自然有序。

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二、代码实现（Hoare 双指针分区法）

void quick_sort(int a[], int l, int r) {// 递归结束条件if (l >= r) return;// 定义两个指针int i = l - 1, j = r + 1;// 选择中间值为基准int pivot = a[(l + r) / 2];// 一次划分while (i < j) {do i++; while (a[i] < pivot);do j--; while (a[j] > pivot);if (i < j) {int temp = a[i];a[i] = a[j];a[j] = temp;}}// 递归左右两部分quick_sort(a, l, j);quick_sort(a, j + 1, r);
}

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三、算法过程图解

示例数组：

[6, 1, 2, 7, 9, 3, 4, 5, 10, 8]

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Step 1：第一次划分（pivot = 9）

     [6, 1, 2, 7, 9, 3, 4, 5, 10, 8]

pivot = 9 ↙----------------↘

  [6, 1, 2, 7, 8, 3, 4, 5] [10, 9]

左边都比 9 小，右边都比 9 大。

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Step 2：第二次划分（左区 pivot = 7）

     [6, 1, 2, 7, 8, 3, 4, 5]

pivot = 7 ↙------------↘

     [6, 1, 2, 3, 4, 5] [8]

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Step 3：第三次划分（左区 pivot = 3）

     [6, 1, 2, 3, 4, 5]

pivot = 3 ↙------↘

    [1, 2] [4, 5, 6]

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Step 4：右区划分（pivot = 10）

[10, 9]
pivot = 10
↙----↘
[9]   []

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四、递归返回与最终排序结果

当所有区间长度缩小为 1 时，递归开始返回：

[1, 2] + [3] + [4, 5, 6] = [1, 2, 3, 4, 5, 6]

[1, 2, 3, 4, 5, 6] + [7] + [8] = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]

[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8] + [9] + [10] = ✅ [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]

最终结果：

[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]