快速排序算法是一种高效的排序算法，基于分治法的思想。快速排序的基本思想是选择一个“基准”元素，通过一趟排序将要排序的数组划分成两个子数组，其中一个子数组的所有元素都小于基准元素，另一个子数组的所有元素都大于基准元素，然后递归地对这两个子数组进行排序。下面是几种在C语言中的实现方式：

1. 标准实现（递归）

这是最基本和常见的快速排序实现：

#include <stdio.h>  
void swap(int *a, int *b) {  
    int temp = *a;  
    *a = *b;  
    *b = temp;  
}  
int partition(int arr[], int low, int high) {  
    int pivot = arr[high];  
    int i = low - 1;  
    for (int j = low; j < high; j++) {  
        if (arr[j] <= pivot) {  
            i++;  
            swap(&arr[i], &arr[j]);  
        }  
    }  
    swap(&arr[i + 1], &arr[high]);  
    return i + 1;  
}  
void quickSort(int arr[], int low, int high) {  
    if (low < high) {  
        int pi = partition(arr, low, high);  
        quickSort(arr, low, pi - 1);  
        quickSort(arr, pi + 1, high);  
    }  
}  
void printArray(int arr[], int size) {  
    for (int i = 0; i < size; i++) {  
        printf("%d ", arr[i]);  
    }  
    printf("\n");  
}  
int main() {  
    int arr[] = {10, 7, 8, 9, 1, 5};  
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);  
    quickSort(arr, 0, n - 1);  
    printf("Sorted array: \n");  
    printArray(arr, n);  
    return 0;  
}  

2. 非递归实现

通过模拟栈来实现快速排序的非递归版本。

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
void swap(int *a, int *b) {  
    int temp = *a;  
    *a = *b;  
    *b = temp;  
}  
int partition(int arr[], int low, int high) {  
    int pivot = arr[high];  
    int i = low - 1;  
    for (int j = low; j <= high - 1; j++) {  
        if (arr[j] <= pivot) {  
            i++;  
            swap(&arr[i], &arr[j]);  
        }  
    }  
    swap(&arr[i + 1], &arr[high]);  
    return i + 1;  
}  
void quickSortIterative(int arr[], int l, int h) {  
    int *stack = (int *)malloc(sizeof(int) * (h - l + 1));  
    int top = -1;  
    stack[++top] = l;  
    stack[++top] = h;  
    while (top >= 0) {  
        h = stack[top--];  
        l = stack[top--];  
        int p = partition(arr, l, h);  
        if (p - 1 > l) {  
            stack[++top] = l;  
            stack[++top] = p - 1;  
        }  
        if (p + 1 < h) {  
            stack[++top] = p + 1;  
            stack[++top] = h;  
        }  
    }  
    free(stack);  
}  
void printArray(int arr[], int size) {  
    for (int i = 0; i < size; i++) {  
        printf("%d ", arr[i]);  
    }  
    printf("\n");  
}  
int main() {  
    int arr[] = {10, 7, 8, 9, 1, 5};  
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);  
    quickSortIterative(arr, 0, n - 1);  
    printf("Sorted array: \n");  
    printArray(arr, n);  
    return 0;  
}  

3. 三路快速排序

该版本利用了三路划分来处理重复元素。

#include <stdio.h>  
void swap(int *a, int *b) {  
    int temp = *a;  
    *a = *b;  
    *b = temp;  
}  
void quickSort3Way(int arr[], int l, int h) {  
    if (l >= h) return;  
    int lt = l, gt = h;  
    int pivot = arr[l];  
    int i = l + 1;  
    while (i <= gt) {  
        if (arr[i] < pivot) {  
            swap(&arr[i], &arr[lt]);  
            lt++;  
            i++;  
        }  
        else if (arr[i] > pivot) {  
            swap(&arr[i], &arr[gt]);  
            gt--;  
        }  
        else {  
            i++;  
        }  
    }  
    quickSort3Way(arr, l, lt - 1);  
    quickSort3Way(arr, gt + 1, h);  
}  
void printArray(int arr[], int size) {  
    for (int i = 0; i < size; i++) {  
        printf("%d ", arr[i]);  
    }  
    printf("\n");  
}  
int main() {  
    int arr[] = {4, 9, 4, 8, 4, 6, 4};  
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);  
    quickSort3Way(arr, 0, n - 1);  
    printf("Sorted array: \n");  
    printArray(arr, n);  
    return 0;  
}  

这些实现展示了快速排序的不同变体，各有所长。标准递归实现简单明了，但可能导致栈溢出；非递归实现通过使用栈避免了递归调用；三路快速排序更好地处理数组中包含大量重复元素的情况。选择使用时根据具体需求来决定。