c/c++语言开发共享C语言笔记 13_排序算法

排序算法

冒泡排序

冒泡排序（英语：bubble sort）是一种简单的排序算法。它重复地走访过要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序（如从大到小、首字母从a到z）错误就把他们交换过来。

过程演示：

#include <stdio.h> void bubble_sort(int arr[], int len) {     int i, j, temp;     for (i = 0; i < len - 1; i++)         for (j = 0; j < len - 1 - i; j++)             if (arr[j] > arr[j + 1]) {                 temp = arr[j];                 arr[j] = arr[j + 1];                 arr[j + 1] = temp;             } } int main() {     int arr[] = { 22, 34, 3, 32, 82, 55, 89, 50, 37, 5, 64, 35, 9, 70 };     // 得到arr总占多少位，再得到每一个占多少位，强制转换为int类型     int len = (int) sizeof(arr) / sizeof(*arr);     bubble_sort(arr, len);     int i;     for (i = 0; i < len; i++)         printf("%d ", arr[i]);     return 0; }

选择排序

选择排序（selection sort）是一种简单直观的排序算法。它的工作原理如下。首先在未排序序列中找到最小（大）元素，存放到排序序列的起始位置，然后，再从剩余未排序元素中继续寻找最小（大）元素，然后放到已排序序列的末尾。以此类推，直到所有元素均排序完毕。

过程演示：

void swap(int *a,int *b) //交換兩個變數 {     int temp = *a;     *a = *b;     *b = temp; } void selection_sort(int arr[], int len)  {     int i,j;       for (i = 0 ; i < len - 1 ; i++)      {         int min = i;         for (j = i + 1; j < len; j++)     //走訪未排序的元素             if (arr[j] < arr[min])    //找到目前最小值                 min = j;    //紀錄最小值            swap(&arr[min], &arr[i]);    //做交換     } }

插入排序

插入排序（英语：insertion sort）是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是通过构建有序序列，对于未排序数据，在已排序序列中从后向前扫描，找到相应位置并插入。插入排序在实现上，通常采用in-place排序（即只需用到 {displaystyle o(1)} {displaystyle o(1)}的额外空间的排序），因而在从后向前扫描过程中，需要反复把已排序元素逐步向后挪位，为最新元素提供插入空间。

过程演示：

void insertion_sort(int arr[], int len){     int i,j,temp;     for (i=1;i<len;i++){             temp = arr[i];             for (j=i;j>0 && arr[j-1]>temp;j--)                     arr[j] = arr[j-1];             arr[j] = temp;     } }

希尔排序

希尔排序，也称递减增量排序算法，是插入排序的一种更高效的改进版本。希尔排序是非稳定排序算法。

希尔排序是基于插入排序的以下两点性质而提出改进方法的：

• 插入排序在对几乎已经排好序的数据操作时，效率高，即可以达到线性排序的效率
• 但插入排序一般来说是低效的，因为插入排序每次只能将数据移动一位

过程演示：

void shell_sort(int arr[], int len) {     int gap, i, j;     int temp;     for (gap = len >> 1; gap > 0; gap = gap >> 1)         for (i = gap; i < len; i++) {             temp = arr[i];             for (j = i - gap; j >= 0 && arr[j] > temp; j -= gap)                 arr[j + gap] = arr[j];             arr[j + gap] = temp;         } }

归并排序

把数据分为两段，从两段中逐个选最小的元素移入新数据段的末尾。

可从上到下或从下到上进行。

过程演示：

迭代法

int min(int x, int y) {     return x < y ? x : y; } void merge_sort(int arr[], int len) {     int* a = arr;     int* b = (int*) malloc(len * sizeof(int));     int seg, start;     for (seg = 1; seg < len; seg += seg) {         for (start = 0; start < len; start += seg + seg) {             int low = start, mid = min(start + seg, len), high = min(start + seg + seg, len);             int k = low;             int start1 = low, end1 = mid;             int start2 = mid, end2 = high;             while (start1 < end1 && start2 < end2)                 b[k++] = a[start1] < a[start2] ? a[start1++] : a[start2++];             while (start1 < end1)                 b[k++] = a[start1++];             while (start2 < end2)                 b[k++] = a[start2++];         }         int* temp = a;         a = b;         b = temp;     }     if (a != arr) {         int i;         for (i = 0; i < len; i++)             b[i] = a[i];         b = a;     }     free(b); }

递归法

void merge_sort_recursive(int arr[], int reg[], int start, int end) {     if (start >= end)         return;     int len = end - start, mid = (len >> 1) + start;     int start1 = start, end1 = mid;     int start2 = mid + 1, end2 = end;     merge_sort_recursive(arr, reg, start1, end1);     merge_sort_recursive(arr, reg, start2, end2);     int k = start;     while (start1 <= end1 && start2 <= end2)         reg[k++] = arr[start1] < arr[start2] ? arr[start1++] : arr[start2++];     while (start1 <= end1)         reg[k++] = arr[start1++];     while (start2 <= end2)         reg[k++] = arr[start2++];     for (k = start; k <= end; k++)         arr[k] = reg[k]; } void merge_sort(int arr[], const int len) {     int reg[len];     merge_sort_recursive(arr, reg, 0, len - 1); }

快速排序

在区间中随机挑选一个元素作基准，将小于基准的元素放在基准之前，大于基准的元素放在基准之后，再分别对小数区与大数区进行排序。

过程演示：

迭代法

typedef struct _range {     int start, end; } range; range new_range(int s, int e) {     range r;     r.start = s;     r.end = e;     return r; } void swap(int *x, int *y) {     int t = *x;     *x = *y;     *y = t; } void quick_sort(int arr[], const int len) {     if (len <= 0)         return; // 避免len等於負值時引發段錯誤（segment fault）     // r[]模擬列表,p為數量,r[p++]為push,r[--p]為pop且取得元素     range r[len];     int p = 0;     r[p++] = new_range(0, len - 1);     while (p) {         range range = r[--p];         if (range.start >= range.end)             continue;         int mid = arr[(range.start + range.end) / 2]; // 選取中間點為基準點         int left = range.start, right = range.end;         do         {             while (arr[left] < mid) ++left;   // 檢測基準點左側是否符合要求             while (arr[right] > mid) --right; //檢測基準點右側是否符合要求               if (left <= right)             {                 swap(&arr[left],&arr[right]);                 left++;right--;               // 移動指針以繼續             }         } while (left <= right);           if (range.start < right) r[p++] = new_range(range.start, right);         if (range.end > left) r[p++] = new_range(left, range.end);     } }

递归法

void swap(int *x, int *y) {     int t = *x;     *x = *y;     *y = t; } void quick_sort_recursive(int arr[], int start, int end) {     if (start >= end)         return;     int mid = arr[end];     int left = start, right = end - 1;     while (left < right) {         while (arr[left] < mid && left < right)             left++;         while (arr[right] >= mid && left < right)             right--;         swap(&arr[left], &arr[right]);     }     if (arr[left] >= arr[end])         swap(&arr[left], &arr[end]);     else         left++;     if (left)         quick_sort_recursive(arr, start, left - 1);     quick_sort_recursive(arr, left + 1, end); } void quick_sort(int arr[], int len) {     quick_sort_recursive(arr, 0, len - 1); }

参考自：