C语言原地排序算法详解（零基础掌握高效排序技巧）

为什么选择原地排序？

• 节省内存：特别适合内存受限的环境（如单片机、嵌入式设备）。
• 效率高：避免频繁申请/释放内存，减少系统开销。
• 代码简洁：逻辑清晰，易于理解和调试。

1. 冒泡排序（Bubble Sort）——最简单的原地排序

冒泡排序通过重复遍历数组，比较相邻元素并交换位置，使较大（或较小）的元素“冒泡”到末尾。它是一种稳定的、时间复杂度为 O(n²) 的原地排序算法。

#include <stdio.h>void bubbleSort(int arr[], int n) {    for (int i = 0; i < n - 1; i++) {        // 标记本轮是否发生交换        int swapped = 0;        for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {            if (arr[j] > arr[j + 1]) {                // 交换元素                int temp = arr[j];                arr[j] = arr[j + 1];                arr[j + 1] = temp;                swapped = 1;            }        }        // 如果没有交换，说明已有序，提前退出        if (!swapped) break;    }}int main() {    int arr[] = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);    printf("排序前: ");    for (int i = 0; i < n; i++) {        printf("%d ", arr[i]);    }    bubbleSort(arr, n);    printf("\n排序后: ");    for (int i = 0; i < n; i++) {        printf("%d ", arr[i]);    }    return 0;}

2. 快速排序（Quick Sort）——高效的原地排序

快速排序是分治思想的经典应用，平均时间复杂度为 O(n log n)，是实际应用中最常用的排序之一。它通过选择一个“基准值”（pivot），将数组分为小于和大于基准的两部分，再递归排序。整个过程无需额外数组，是典型的快速排序C语言实现中的原地版本。

#include <stdio.h>// 分区函数：将数组分为小于和大于 pivot 的两部分int partition(int arr[], int low, int high) {    int pivot = arr[high]; // 选择最后一个元素作为基准    int i = low - 1;       // 小于 pivot 的区域边界    for (int j = low; j < high; j++) {        if (arr[j] <= pivot) {            i++;            // 交换 arr[i] 和 arr[j]            int temp = arr[i];            arr[i] = arr[j];            arr[j] = temp;        }    }    // 将 pivot 放到正确位置    int temp = arr[i + 1];    arr[i + 1] = arr[high];    arr[high] = temp;    return i + 1; // 返回 pivot 的索引}// 快速排序主函数void quickSort(int arr[], int low, int high) {    if (low < high) {        int pi = partition(arr, low, high);        quickSort(arr, low, pi - 1);  // 排序左半部分        quickSort(arr, pi + 1, high); // 排序右半部分    }}int main() {    int arr[] = {10, 7, 8, 9, 1, 5};    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);    printf("排序前: ");    for (int i = 0; i < n; i++) {        printf("%d ", arr[i]);    }    quickSort(arr, 0, n - 1);    printf("\n排序后: ");    for (int i = 0; i < n; i++) {        printf("%d ", arr[i]);    }    return 0;}

总结

通过本教程，你已经掌握了两种经典的C语言原地排序方法：简单直观的冒泡排序和高效实用的快速排序。它们都满足“原地”的要求，即只使用 O(1) 的额外空间。对于初学者，建议先理解冒泡排序的逻辑，再挑战快速排序的递归与分区思想。

记住，原地排序算法的核心在于“就地交换”，不依赖额外数组。掌握这些基础算法，不仅能提升你的 C 语言编程能力，也为学习更高级的数据结构和算法打下坚实基础。

现在，打开你的 IDE，动手敲一遍代码吧！实践是最好的老师。