C++数据结构 排序 二分 插入 冒泡 基数 归并 直选 快排 希尔 堆排序

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认真的学习了严蔚敏版的数据结构，感觉应该自己实现一下通用的算法才能有更深入的理解，于是贡献给大家下面这些我自己写的，使用C++模版实现了所有常见的排序算法，所有算法都很短小精悍，gcc编译运行通过(希尔排序除外)。
其中快速排序的代码最短小实用(欢迎各位dx拍砖)，last监视哨的思想来自百度百科对qsort的解释----它大大简化了qsort的代码量。后续我将测试所有这些算法性能的情况，并对比C/C++库的标准函数。

(1)2分法查找有序连续内存

template <class C>int bsearch(C value,iterator begin,iterator end){iterator mid=& begin[(end-begin)/2]; if(*mid==value)return begin-mid;else{ if(begin==end)return -1; if(value<*mid)return bsearch(value,begin,mid); else return bsearch(value,++mid,end); }return -1;}int main(void){int buf2[]={1,3,9,10};int idx=bsearch<int,int*>(1,buf2,&buf2[3]);if(idx!=-1)printf("v=%d,pos=%d/n",buf2[idx],idx); else printf("not found/n"); return 0; }
(2)插入排序(稳定)----当然，可以用折半插入排序来提高性能
 template <class T>void isort(T begin,size_t length){size_t l=length*sizeof(*begin); T s=(T)malloc(l);s[0]=begin[0];for(int b=1;b<length;++b){ size_t c=0; for(;c<b;++c){ if(begin[b]<s[c]){ for(size_t k=b-c;k>0;--k){ s[c+k]=s[c+k-1]; } break; } } s[c]=begin[b];}memcpy(begin,s,l);delete[] s; } main(...)short buf2[]={11,3,9,10,7,6,15,2};isort(buf2,8);for(int i=0;i<sizeof(buf2)/sizeof(short);++i)printf("%d ",buf2[i]);

(3)冒泡排序(稳定)
template <class T>void bubsort(T s,size_t len){for(int i=0;i<len-1;++i){//loop count int op=0; for(int m=0;m<len-i;++m){ if(s[m]>s[m+1]){ int tmp=s[m]; s[m]=s[m+1]; s[m+1]=tmp; op=1; } } if(!op)return; } }

(4)基数排序:O(nlog(r)m)其中r为所采取的基数，而logr(n)=m为堆数，在某些时候，基数排序法的效率高于其它的比较性排序法。合理设计r和m的值，可以得到最有解。它利用了每次比较以后得到的历史信息。需要根据需求具体设计，没有通用形式，必须根据具体问题的信息具体设计，例如扑克牌排序等。它的核心思想是利用数据的某方面的特定信息。下面的例子是排序如果各2位正数，使用了10个桶

#include<cstdio> #include<cstdlib> #include<algorithm>#include<iterator> #include<iostream> //Radix,Bucket sort #define DEMICAL 10 int buk[DEMICAL][DEMICAL+1];//bucketshort t[DEMICAL];//top;int *p; void getb(size_t b){printf("/nt[b]=%d,",t[b]);if(t[b]==0){ printf("buk[%d] is empty",b); return;}else{ for(int i=1;i<=t[b];++i){ printf("buk[%d,%d]=%d ",b,i,buk[b][i]); *p++=buk[b][i]; }}}void getall(){for(int a=0;a<DEMICAL;++a){getb(a);} printf("/n");}int main(int argc, char *argv[]){int pi[]={34,23,53,66,73,81,13,22,5,98,92,2,35,6,78,81,51,20,63,55,31,61,90,27,77};int l=sizeof(pi)/sizeof(int);#define PUSH(b,v) buk[b][++t[b]]=vfor(size_t i=0;i<l;++i){//low demical int hvb=pi[i]%10; PUSH(hvb,pi[i]); }p=pi;getall();copy(&pi[0],&pi[l],ostream_iterator<int>(cout," "));printf("/n");for(int st=0;st<DEMICAL;++st){t[st]=0;} for(size_t i=0;i<l;++i){//high demical int hvb=pi[i]/10; PUSH(hvb,pi[i]); }p=pi;getall();copy(&pi[0],&pi[l],ostream_iterator<int>(cout," "));printf("/n");return 0;}

(5)归并排序
template <class T>void merge(T* begin,T* end,size_t len){int es=sizeof(*begin);//元素大小 int ss=1;//sub size;//组内元素个数 while(ss<len){ int gs=ss<<1; int group=len/gs+len%gs;//分组个数 if(gs>group)group=1; printf("gsize=%d,group=%d,ss=%d===========/n",gs,group,ss); for(int i=0;i<group;++i){ T* left=&begin[i*gs]; T* mid =&begin[i*gs+gs]; if(i==group-1)mid=end;//always process end element mergesort<T*>(left,mid,end);//由于两部分已经有序，因此可以使用mergeList方法来实现合并 } ss<<=1;}}归并的递归实现void merge(T* begin,T*end){int* mid=(int*)( ( (int)begin+(int)end )/2 );if(begin!=mid)merge(begin,mid);if(mid!=end) merge(++mid,end);mergesort<T*>(begin,mid,end);//实现方法同上}

(6)直接选择排序(不稳定)

 /*用法int buf[]={7,3,5,2,4,9,3,12,1,6};csort(buf,&buf[10]);*/template <class T> void csort(T* begin,T* end){for(T* b=begin;b!=end;++b){ T* n=b; ++n; bool op=false; while(n!=end){ T v=*b; if(*n<v){ *n^=*b; *b^=*n; *n^=*b; op=true; } ++n; } if(op==false)return;}}

(7)快速排序(不稳定)----如果您的实现比我的更简短，欢迎对比:)

/*用法int buf[]={17,3,15,2,4,9,3,12,1,6};qsort(&buf[0],&buf[10]);copy(&buf[0],&buf[10],ostream_iterator<int>(cout," "));*/#define swap(x,y) (x)^=(y);(y)^=(x);(x)^=(y)template <class T> void qsort(T begin,T end){T left=begin;if(++left>=end)return;//只有一个元素了 size_t m= ( (size_t)end-(size_t)begin )/(2*sizeof(T));//STL里面这个中间位置是怎么计算的? int*并没有distace和advance这样对应的迭代方法... ...T mid=&begin[m]; swap(*begin,*mid);T last=left;for(;left!=end;++left){ if(*begin>*left){//找到了更小的数 if(left!=last){ swap(*left,*last); } ++last; }}qsort(begin,last);qsort(last,end); }

(8)希尔排序(不稳定)
可以理解为直接插入排序的变体。这里只给出伪代码:
首先实现一个直接插入排序
void isort(*begin,size_t offset,size_t number);
这里offset是插入排序的间隔，number是插入排序的元素个数
void shellsort(T begin,T end,size_t s){
for(int g=sqr(s);g>1;g=sqr(g)){//分组
   size_t gs=s/g;//gs 是 group size
   for(int n=0;n<gs;++n){//每次分组以后,处理某个组里面全部的元素
    isort(begin+n*g, g, g);
   }//每个组的所有元素
   if(gs*g<s)isort(begin+gs*g,g,s-gs*g);//末尾剩余的元素
}//若干个组
}

(9)最后隆重推出百万级俱乐部成员: 堆排序。程序模板在gcc3.4.2下验证通过
#include<cstdio>#include<cstdlib> #include<cstdio> #include<iostream>#include<iterator> using namespace std;#define swap(x,y) (x)^=(y);(y)^=(x);(x)^=(y) template <class T> void hadjust(T heap,size_t len){size_t sub=len/2;//不大于n/2的整数while(sub){ size_t left =sub<<1; size_t right=left+1; int csub;//需要交换的子节点 if(right>len)csub=left; else csub=heap[left-1]>heap[right-1]?left:right; if(heap[sub-1]>=heap[csub-1]){ --sub; continue; } swap(heap[sub-1],heap[csub-1]); --sub;}}template <class T> void hsort(T heap,size_t s){while(s>1){ hadjust<T>(heap,s); swap(heap[0],heap[s-1]); --s;} } int main(void){int buf[]={17,3,15,2,4,9,3,12,1,6,8,12};hsort(buf,12); copy(&buf[0],&buf[12],ostream_iterator<int>(cout," "));system("PAUSE"); return 0; }

// HeapSortTest.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。//#include "stdafx.h"#include <iostream>#include<iterator> using namespace std;#define swap(x,y) (x)^=(y);(y)^=(x);(x)^=(y) template <class T> void hadjust(T heap,size_t len){size_t sub=len/2;//不大于n/2的整数while(sub){size_t left =sub<<1;size_t right=left+1;int csub;//需要交换的子节点 if(right>len)csub=left;else csub=heap[left-1]>heap[right-1]?left:right;if(heap[sub-1]>=heap[csub-1]){--sub; continue;}swap(heap[sub-1],heap[csub-1]); --sub;}}template <class T> void hsort(T heap,size_t s){while(s>1){hadjust<T>(heap,s);swap(heap[0],heap[s-1]);--s;} } int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]){// int buf[]={17,3,15,2,4,9,3,12,1,6,8,12};int buf[]={40,55,49,73,12,27,98,81,64,36};hsort(buf,10); copy(&buf[0],&buf[10],ostream_iterator<int>(cout," "));cout<<endl;return 0;}