C语言:几个排序算法解析
0 2024-02-28

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:

示例代码:

#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 };

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:

示例代码:

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:

示例代码:

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);

}



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