[原创] 简单实用的c++快速排序模板类

（一）目标
在实际问题的解决过程中，我们发现，很多问题都可以归结为对数据的排序和查询。而查询的效率则在很大程度上依赖于排序的效率；尤其是在数据量达到海量级的时候。因此，设计一个有效的排序算法是至关重要的。本文设计了一个通用的c++ quicksort 模板类。通过简单的提供一个Data类，可以实现任意数据的快速排序算法，提高了开发效率。

（二）快速排序算法的思想
最基本的快速排序的思想是基于分治策略的：
对于输入的子序列L[p..r]，如果规模足够小则直接进行排序，否则分三步处理：
1 分解(Divide)：将输入的序列L[p..r]划分成两个非空子序列L[p..q]和L[q+1..r]， 使L[p..q]中任一元素的值不大于L[q+1..r]中任一元素的值。
2 递归求解(Conquer)：通过递归调用快速排序算法分别对L[p..q]和L[q+1..r]进行排序。
3 合并(Merge)：由于对分解出的两个子序列的排序是就地进行的， 所以在L[p..q]和L[q+1..r]都排好序后不需要执行任何计算L[p..r]就已排好序。

（三）准备工作和源代码
1 使用vc6建立console工程
2 加入下面的模板类：
template<typename DataType>//DataType是模板参数，代表了欲排序的数据类型
class QuickSortTemp  
{
public:
    QuickSortTemp()
    {
    }
    
    ~QuickSortTemp()
    {
    }
    
public:
    // 快速排序的实现，Array是要排序数据的数组，nLower，nUpper范围是0 ~ 数据总个数-1
    static void QuickSort(DataType* Array, int nLower, int nUpper)
    {
        // 测试是否排序完毕
        if (nLower < nUpper)
        {
            // 分解和分别进行排序
            int nSplit = Partition (Array, nLower, nUpper);//数据切分为两个部分
            QuickSort (Array, nLower, nSplit - 1);//左半部分递归排序
            QuickSort (Array, nSplit + 1, nUpper);//右半部分递归排序
        }
    }
    
    // 切分数据为左右两个部分，返回中间元素x的编号
    // 主要的过程就是：选择一个元素x作为分界点，将比x大的元素放到x右边，其余放到x左边。
    static int Partition (DataType* Array, int nLower, int nUpper)
    {
        int nLeft = nLower + 1;
        DataType Pivot = Array[nLower];
        
        int nRight = nUpper;
        
        DataType Swap;
        while (nLeft <= nRight)
        {
            while (nLeft <= nRight && Array[nLeft].CompareTo(Pivot) <= 0)
                nLeft = nLeft + 1;
            while (nLeft <= nRight && Array[nRight].CompareTo(Pivot) > 0)
                nRight = nRight - 1;

            if (nLeft < nRight)
            {
                Swap = Array[nLeft];
                Array[nLeft] = Array[nRight];
                Array[nRight] = Swap;
                nLeft = nLeft + 1;
                nRight = nRight - 1;
            }
        }
        
        Swap = Array[nLower];
        Array[nLower] = Array[nRight];
        Array[nRight] = Swap;
        return nRight;
    }
};
以上就实现了快速排序的模板类。

3 数据类接口的实现
从上面模板类的实现我们可以看出，为了使用这个模板类对某种类型的数据数组DataType * data进行排序，我们必须实现DataType的接口CompareTo（比较两个DataType 元素a,b的大小，a>b返回1，a==b返回0，否则返回-1）。
举个例子来说：现在要排序二维点坐标，定义大小关系是：先比较x轴坐标值大小，x相同的话，由y值大小决定大小关系。即：(1,1) == (1,1) , (2,1) > (1, 10) , (3, 5) < (4, 1)。
此外：还必须实现DataType类型的无参数的默认构造函数（因为模板类中要使用）。
定义数据类型MyPoint如下：
struct MyPoint
{
    MyPoint()
    {
    }
    
    MyPoint(int x, int y)
    {
        this->x = x;
        this->y = y;
    }

    int CompareTo(MyPoint& b)
    {
        if(this->x < b.x)
            return -1;
        else if(this->x > b.x)
            return 1;
        else
        {
            if(this->y > b.y)
                return 1;
            else if(this->y < b.y)
                return -1;
            else
                return 0;
        }
    }

    int x;
    int y;
};

（四）测试
下面是用于测试的主函数：
int _tmain(int argc, TCHAR* argv[], TCHAR* envp[])
{
    int nRetCode = 0;

    //Point数组
    MyPoint points[10] = {MyPoint(1,1), MyPoint(2,5), MyPoint(7,11), MyPoint(100,2),
        MyPoint(1, 7), MyPoint(9,32), MyPoint(7, 1), MyPoint(2,2),
        MyPoint(1,1), MyPoint(9,5)};
    int count = 10;

    //排序前
    printf("before quicksort:\n");
    for(int i = 0 ; i <count ; i ++)
        printf("%d  <------->  (%d,%d)\n", i, points[i].x, points[i].y);
    
    //调用模板类排序
    QuickSortTemp<MyPoint>::QuickSort(points, 0, count - 1);

    //排序后
    printf("after quicksort:\n");
    for(i = 0 ; i <count ; i ++)
        printf("%d  <------->  (%d,%d)\n", i, points[i].x, points[i].y);

    system("pause");
    return nRetCode;
}

结果输出如下:
before quicksort:
0  <------->  (1,1)
1  <------->  (2,5)
2  <------->  (7,11)
3  <------->  (100,2)
4  <------->  (1,7)
5  <------->  (9,32)
6  <------->  (7,1)
7  <------->  (2,2)
8  <------->  (1,1)
9  <------->  (9,5)
after quicksort:
0  <------->  (1,1)
1  <------->  (1,1)
2  <------->  (1,7)
3  <------->  (2,2)
4  <------->  (2,5)
5  <------->  (7,1)
6  <------->  (7,11)
7  <------->  (9,5)
8  <------->  (9,32)
9  <------->  (100,2)
请按任意键继续 . . .

（五）说明
本文根据快速排序算法，实现了一个c++快速排序模板类。使用这个模板类，并遵守欲排序数据类型必须实现的接口定义，就能实现对任意数据类型的快速排序。当然，本文的例子只是一个基本的引导。