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• 快速排序（QuickSort）是对冒泡排序的一种改进。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（通常选用数组的首元素）作为关键数据，
• 然后将所有比它小的数都放到它的前面，所有比它大的数都放到它的后面，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，多个相同值数据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）以数组首元素作为关键数据，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]赋值给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的值a[i]，将a[i]赋值给a[j]；
• 5）重复第3、4步，直到i==j；（在3、4步中，若没找到符合条件的值，即第3步中a[j]不小于pivot，
• 第4步中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。
• 若找到符合条件的值，进行替换的时候i、j指针位置不变。）
• 快速排序的平均时间复杂度是：O(nlog₂n)。
  */

namespace QuickSort
{
using System;

public static class Program
{
    /// <summary>
    /// The main.
    /// </summary>
    public static void Main()
    {
        int[] a = {101, 93, 856, 7, 62, 15, 84, 3, 298, 1256};

        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 + " ");
        }
    }

    /// <summary>
    /// 快速排序。
    /// </summary>
    /// <param name="a">
    /// 待排序数组。
    /// </param>
    /// <param name="low">
    /// 待排序数组的排序起始位置。
    /// </param>
    /// <param name="high">
    /// 待排序数组的排序终止位置。
    /// </param>
    private 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>
    /// 一趟快速排序。
    /// </summary>
    /// <param name="a">
    /// 待排序数组。
    /// </param>
    /// <param name="low">
    /// 待排序数组的排序起始位置。
    /// </param>
    /// <param name="high">
    /// 待排序数组的排序终止位置。
    /// </param>
    /// <returns>
    /// 返回枢轴的位置。
    /// </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一定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一定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:
101 93 856 7 62 15 84 3 298 1256
In Quick Sort:
3 93 84 7 62 15 101 856 298 1256
3 93 84 7 62 15 101 856 298 1256
3 15 84 7 62 93 101 856 298 1256
3 7 15 84 62 93 101 856 298 1256
3 7 15 62 84 93 101 856 298 1256
3 7 15 62 84 93 101 298 856 1256
After Quick Sort:
3 7 15 62 84 93 101 298 856 1256