上篇文章中，解释了插入排序、希尔排序、冒泡排序、堆排序及选择排序的原理及具体代码实现本片文章将针对快速排序，快速排序的几种优化方法、快速排序的非递归进行解释。
目录
1. 快速排序原理解析以及代码实现：
2. 如何保证相遇位置的值一定小于所对应的值：
3 优化最坏情况下快速排序的时间复杂度：
4. 对于快速排序代码书写格式的优化（挖坑法）：
5. 对于快速排序代码的另一种书写格式优化（前后指针法）：
给定下面一个数组：
对于快速排序，其中心思想就是首先选取一个值，一般选择数组中最左边的数据，例如本数组中的。创建一个变量，来保存这个值所对应的下标，为了方便表达，将这个变量命名为。
在确定了之后，分别从两头遍历数组，定义两个变量用于遍历数组，其中，，。
对于遍历数组的过程，需要分成两种情况来查看。其中，用于从左向右遍历数组，用于从右向左遍历数组。当数组从左向右进行遍历时，一旦遇到比所对应的值大的数据，则停在这个数据的所对应的下标处。即：
当数组从右向左进行遍历时，一旦遇到比所对应的值小的数据，则停在这个数据的所对应的下标处。即：
在找到了符合上面规定的值后，交换两个值在数组中的位置：
接着继续向下遍历，并且重复之前的动作。当，相遇时，停止循环，此时的数组可以表示为：
最后，将所对应的值，与此时或者所对应的值进行一次交换，便完成了整个流程，用图形表示为：
在进行了上面一整套流程后，此时的数组虽然还是无序，但是可以观察到，所对应的值的右半部分的数组的值都大于所对应的值。左半部分数组的值都小于所对应的值。
对于上述流程，可以用下面的代码进行表示：
对于上述给出的代码中，需要注意两个点：
1.在进行遍历数组寻找值的时候，必须先从右边开始遍历找小于所对应的值的数据，再从左边找大于所对应的值的数据，对于原因将会在文章的后面进行探讨
2.在遍历寻找值的循环中，需要注意循环的两个条件，即并且，前面的条件是为了防止下面的两种情况：若从左向右遍历时，不存在比对应的值大的数据，从右向左遍历时，不存在比对应的值小的数据。以上两种情况均会导致的范围超出数组下标的范围，对于第二个条件，如果不加上，一旦在遍历的过程中，遇到了与对应的值相等的值，会造成死循环。
完成了上述步骤后，数组依然是无序的，为了处理数组中其他的数据，需要利用到类似二叉树中递归的思想来实现：
对于上述数组，他的数组左半部分的数据都是小于所对应的值的，对于数组的右半部分的数据都是大于所对应的值的，因此在下面的递归中，需要以为分界线，的左半部分为一组，右半部分为一组，对这两组值再次进行一次上面给出代码所对应的操作。
例如，对于左半部分：
此时所对应的值为，按照上述代码进行操作后，数组可以表示为：
随后，再以为分界线，分出左右部分，对于左右部分进行上述代码的操作，对于左半部分，进行一次操作后，可以表示为：
此时，再向下进行递归，的左半区间不存在，的右半区间只有一个值。因此，对于上面两种情况，视作递归结束的条件。
上面只是展示了每一次的递归中，数组的左半部分的情况，对于右半部分原理相同，这里不再进行赘述。当作伴部分，右半部分的递归都结束后，整个区间会变成有序的区间，即：
对于上述递归，可以用下列代码进行实现：
测试函数如下：
结果如下：
上面说到，在进行遍历寻找值这一步骤时，一定要先从右边开始向左遍历来找到比对应的值小的值，再从左边向右开始遍历，来寻找比对应值大的值，原因如下：
例如对于上面给出的数组，对于相遇的前一步情况：
假设左边先进行遍历去寻找值，再从右边向左遍历来寻找值，则二者相遇的位置为：
此时，如果按照上面代码的内容对对应的值和位置对应的值进行交换，则：
此时，比对应的值大的值不只是只存在右边。
这里需要注意，先从右边往左边遍历的，对应的是的位置在数组的左端。当在数组的右端时，需要先从左边向右遍历。
快速排序的时间复杂度一般都认为是，但是对于下面的一种情况：
前面说到，在快速排序中，当取左端的值时，应该优先从右边开始遍历，对于例子中这种完全升序，或者说大部分区间都是升序的情况，每次从右端进行遍历时，都必须遍历到数组的最左边。因此，对于一个有个数据的这样的数组来说，从右向左遍历的次数为次，这种情况下的快速排序的时间复杂度为。为了优化这种情况，这里引入三数取中的方法。代码如下：因为原理就是简单的两数相比，所以不做过多解释：
在构建了三数取中函数之后，需要对之前的快速排序代码进行修改。修改的部分为：首先在函数的开头创建一个变量用于接受三数取中函数的返回值。接着，让对应的数值与后续下标对应的数据（即最左端，或者最右端）用交换函数交换即可。
对于挖坑法，具体的实现原理如下：
首先还是确认以及所对应的值，例如在下面的例子中
（注：为了方便演示原理，下面的情况不包括三数取中，但是在书写代码时，使用三数取中的方法与上方的使用发放相同）
首先确定一个，这里按照左端处理，创建一个变量，令，接着，确定所在的下标就是第一个坑位。在确认了第一个坑位后，与上面的快速排序相同，都需要先从右端开始遍历来找到比小的值，即：
随后，直接让所指向的值覆盖到的位置，再让指向的位置变成新的坑，即：
再从左边向右进行遍历，找到比小的值，并且让这个值覆盖到坑位中，再令下图中的成为新的坑位：
继续从右向左进行遍历，再从左向右遍历，直到相遇为止，即：
最后，再令二者相遇的位置赋值即可。然后再按照上面的思想递归即可。代码实现为：
测试函数如下：
运行结果如下：
对于前后指针法，就是通过控制两个指针，这里分别命名为,。通过控制这两个指针的动作时序来完成对于数组的排序，中心思想如下：
对于指针的作用，就是用来寻找比小的值（ 的意义与上面相同），对于指针的动作时序，分为下面两种情况： 当没有遇到比大的值时，一直紧跟着，当遇到比大的值后，令的位置处于这个值的前面。
继续令向后遍历，如果又找到了比小的值，则交换这个值，与后面的值。
例如对于下面的数组：
按照上面所说的思想，在没有遇到比大的值时，一直紧跟着运动，即：
此时，再向下运动，遇到了比大的值，令继续向后遍历，直至找到比小的值，令停在比大的值的前面，即：
再向下运动后，遇到了比小的值，令后面的值与比小的值交换，即：
接着继续向下遍历，此时指向的位置为：
此时再对两个指针指向的值进行交换，即：
在遍历结束时，数组如下：
在结束遍历后，交换位置的值与的值，即：
交换完后，比小的值都位于左边，比 大的值都位于右边。
总览上面的整个过程，当遇到了比大的值后，两个指针便开始拉开差距。此时每次向后遍历，都会找到一个比大的值，并且形成一个比大的值的区间，在其期间，一直保持不动，直到遇到一个小的值，在向后指向第一个比大的值并且交换，此后每找到一个小的值，都会把之前大的值置换到后面，把小的值置换到前面。
代码如下：
测试函数如下：
运行结果如下：
对于上述的递归方式是借助了二叉树的思想实现的，对于递归来说，一旦需要处理的数据过多，导致递归的深度过多，很有可能会导致栈溢出。所以，对于快速排序的非递归写法的掌握是十分必要的。具体思路如下：
在前面的递归中，每次递归都是会选取整个数组中一部分区间进行排序。所以，对于区间的存储，是需要第一个解决的问题。文章本处选择使用栈来存储需要排序的区间，具体思路如下：
给定一个数组，其数组的内容以及下标如图所示：
栈如图所示：
首先，将数组最左边的下标和最右边的下标压入栈，即：
此时，将这两个元素取出，并且按照此范围进行一次快速排序（只是单次处理，不需要递归）的处理，定义接受快速排序的返回值，并且按照,将数组划分为两个区间，再次将这两个区间的左右端下标压入栈，随后重复上述过程，代码表示为：
测试函数为：
运行结果为：