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// <copyright file="Program.cs" company="Chimomo's Company">
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// Respect the work.
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// </copyright>
// <summary>
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// The quick sort.
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// 快速排序（Quicksort）是对冒泡排序的一种改进。由C. A. R. Hoare在1962年提出。它的基本思想是：通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小，然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列。
//
// 设要排序的数组是a[0]...a[N-1]，首先任意选取一个数据（通常选用数组的第一个数）作为关键数据，然后将所有比它小的数都放到它前面，所有比它大的数都放到它后面，这个过程称为一趟快速排序。值得注意的是，快速排序不是一种稳定的排序算法，也就是说，多个相同的值的相对位置也许会在算法结束时产生变动。
// 一趟快速排序的算法是：
// 1）设置两个变量i、j，排序开始的时候：i=0，j=N-1；
// 2）以第一个数组元素作为关键数据，赋值给pivot，即pivot=a[0]；
// 3）从j开始向前搜索，即由后开始向前搜索（j--），找到第一个小于pivot的值a[j]，将a[j]赋给a[i]；
// 4）从i开始向后搜索，即由前开始向后搜索（i++），找到第一个大于pivot的a[i]，将a[i]赋给a[j]；
// 5）重复第3、4步，直到i==j；（3、4步中，没找到符合条件的值，即3中a[j]不小于pivot，4中a[i]不大于pivot的时候改变j、i的值，使得j=j-1，i=i+1，直至找到为止。找到符合条件的值，进行交换的时候i、j指针位置不变。另外，i==j这一过程一定正好是i++或j--完成的时候，此时令循环结束）。
//
// </summary>
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namespace CSharpLearning
{
using System;
/// <summary>
/// The program.
/// </summary>
public static class Program
{
/// <summary>
/// The main.
/// </summary>
public static void Main()
{
int[] a = { 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 };
Console.WriteLine("Before Quick Sort:");
foreach (int i in a)
{
Console.Write(i + " ");
}
Console.WriteLine("\r\n");
Console.WriteLine("In Quick Sort:");
QuickSort(a, 0, 9);
Console.WriteLine("\r\nAfter Quick Sort:");
foreach (int i in a)
{
Console.Write(i + " ");
}
Console.WriteLine(string.Empty);
}
/// <summary>
/// The quick sort.
/// </summary>
/// <param name="a">
/// The a.
/// </param>
/// <param name="low">
/// The low.
/// </param>
/// <param name="high">
/// The high.
/// </param>
public static void QuickSort(int[] a, int low, int high)
{
if (low >= high)
{
return;
}
int pivot = QuickSortOnce(a, low, high);
// 输出每一次排序。
foreach (int i in a)
{
Console.Write(i + " ");
}
Console.WriteLine(string.Empty);
// 对枢轴的左端进行排序。
QuickSort(a, low, pivot - 1);
// 对枢轴的右端进行排序。
QuickSort(a, pivot + 1, high);
}
/// <summary>
/// Quick sort once.
/// </summary>
/// <param name="a">
/// The a.
/// </param>
/// <param name="low">
/// The low.
/// </param>
/// <param name="high">
/// The high.
/// </param>
/// <returns>
/// The <see cref="int"/>.
/// </returns>
private static int QuickSortOnce(int[] a, int low, int high)
{
// 将首元素作为枢轴。
int pivot = a[low];
int i = low, j = high;
while (i < j)
{
// 从右到左，寻找首个小于pivot的元素。
while (a[j] >= pivot && i < j)
{
j--;
}
// 执行到此，j已指向从右端起首个小于或等于pivot的元素。
// 执行替换。
a[i] = a[j];
// 从左到右，寻找首个大于pivot的元素。
while (a[i] <= pivot && i < j)
{
i++;
}
// 执行到此，i已指向从左端起首个大于或等于pivot的元素。
// 执行替换。
a[j] = a[i];
}
// 退出while循环,执行至此,必定是i=j的情况。
// i（或j）指向的即是枢轴的位置，定位该趟排序的枢轴并将该位置返回。
a[i] = pivot;
return i;
}
}
}
// Output:
/*
Before Quick Sort:
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
In Quick Sort:
1 9 8 7 6 5 4 3 2 10
1 9 8 7 6 5 4 3 2 10
1 2 8 7 6 5 4 3 9 10
1 2 8 7 6 5 4 3 9 10
1 2 3 7 6 5 4 8 9 10
1 2 3 7 6 5 4 8 9 10
1 2 3 4 6 5 7 8 9 10
1 2 3 4 6 5 7 8 9 10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
After Quick Sort:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
*/