C语言中的结构体快排算法

在C语言中，复杂的数据类型可以通过结构体定义。结构体是一种自定义类型，可以由不同类型的变量组成。快速排序算法是一种高效的排序算法，通过十分巧妙的算法思想，可以在平均$O(nlogn)$的时间复杂度内完成数组的排序。对于结构体类型的排序，在快速排序算法中也可以使用。本文主要讲解如何在C语言中使用结构体进行快排排序。

快速排序算法

快速排序算法是一种基于分治思想的排序算法。它的过程很简单，首先在数组中选择一个基准元素，然后将数组划分为两个部分，分别是比基准元素大和比基准元素小的元素。接着向下递归处理划分后的两个部分，直到所有的元素都有序为止。

下面是快速排序的伪代码：

void quick_sort(int arr[], int left, int right) {
    if (left >= right) return;
    int i = left, j = right, pivot = arr[left];
    while (i < j) {
        while (i < j && arr[j] >= pivot) j--;
        if (i < j) arr[i++] = arr[j];
        while (i < j && arr[i] < pivot) i++;
        if (i < j) arr[j--] = arr[i];
    }
    arr[i] = pivot;
    quick_sort(arr, left, i - 1);
    quick_sort(arr, i + 1, right);
}

结构体快排

对于结构体的排序，也可以使用快速排序算法。假设我们有一个结构体类型的数组struct student arr[N];，其中struct student包含学生的姓名char name[MAX_NAME_LEN]和分数int score。则我们需要针对分数进行排序，而不是针对姓名排序。

首先，我们需要修改快速排序算法中的基准元素的选取方式。因为我们需要根据分数进行排序，所以我们可以选取数组中任意一个结构体元素的分数作为基准元素。

typedef struct {
    char name[MAX_NAME_LEN];
    int score;
} Student;

void quick_sort(Student arr[], int left, int right) {
    if (left >= right) return;
    int i = left, j = right;
    int pivot_score = arr[left].score;
    while (i < j) {
        while (i < j && arr[j].score >= pivot_score) j--;
        if (i < j) arr[i++] = arr[j];
        while (i < j && arr[i].score < pivot_score) i++;
        if (i < j) arr[j--] = arr[i];
    }
    arr[i].score = pivot_score;
    quick_sort(arr, left, i - 1);
    quick_sort(arr, i + 1, right);
}

以上代码中，我们通过int pivot_score = arr[left].score;选取了数组中第一个元素的分数作为基准元素。

下面是一个示例，假设有以下结构体类型的数组：

Student arr[] = {
    {"Tom", 90},
    {"Jerry", 80},
    {"Bob", 70},
    {"Alice", 85},
    {"John", 95},
};

使用以上快排算法，可以将数组按分数从高到低排序，排序后的数组为：

{"John", 95},
{"Tom", 90},
{"Alice", 85},
{"Jerry", 80},
{"Bob", 70},

总结

结构体快排算法与传统的数组快排算法类似，只需要在选取基准元素时，选取结构体元素的某一个属性即可。对于更复杂的结构体类型，可以在比较函数中实现排序规则的自定义，然后使用标准库函数qsort进行排序。