C++实现常见排序算法

本程序参考了网上各位大牛和数据结构中的程序，VS2005运行通过，如有问题，请各位大牛指正。

实现的排序有：直接插入排序、折半插入排序、希尔排序、冒泡排序、快速排序、选择排序、堆排序等等

#include <iostream>using namespace std;const int len = 100;class CSort{public:CSort();~CSort();virtual void sort()=0;void swap(int& a,int& b);friend ostream& operator<<(ostream &cout,const CSort& csort);protected:int* arr;int length;};CSort::CSort():length(len){arr = new int[length];for (int i=0;i<length;i++){arr[i]=rand()%1000;}}CSort::~CSort(){delete[]arr;}void CSort::swap(int& a,int& b){int temp = a;a=b;b=temp;}ostream& operator<<(ostream& cout,const CSort& csort){for (int i=0;i<csort.length;i++){cout<<csort.arr[i]<<" ";}cout<<endl;return cout;}/*插入排序思想：将一个记录插入到已经排好的有序表中，从而得到一个新的、记录增1的有序表，直到将所有待排记录全部插入为止*/class CInsertSort : public CSort{public:void sort();};//直接插入排序--小 到 大void CInsertSort::sort(){int i,j;int key;//存放乱序的元素for ( i=1;i<length;i++){if (arr[i-1]>arr[i]){key=arr[i];for ( j=i-1;j>=0 && arr[j]>key;j--){arr[j+1]=arr[j];}arr[j+1]=key;}}}class BInsertSort : public CSort{public:void sort();};void BInsertSort::sort(){for (int i=1;i<length;i++){//先找到要插入的位置int low = 0;int high = i-1;while(high>=low){int mid = (low+high)/2;if (arr[i]>arr[mid]){low=mid+1;}else{high=mid-1;}}//找到应该插入的位置high+1,之后移位置int key = arr[i];for (int j=i-1;j>=high+1;j--){arr[j+1]=arr[j];}//已经找到位置，把要排序的数放入其中arr[high+1]=key;}}class CShellInsert : public CSort{public:void sort();private:void ShellInsert(int dk);};void CShellInsert::sort()//调用希尔排序{int dlta[3]={5,3,1};//设置希尔排序的增量，调用希尔排序函数for (int i=0;i<3;i++){ShellInsert(dlta[i]);}}void CShellInsert::ShellInsert(int dk)//希尔排序函数,把直接插入排序中的1变成dk就好，直接插入排序中增量为1{int i,j;int key;//存放乱序的元素for (i=dk;i<length;i++){if (arr[i-dk]>arr[i]){key=arr[i];for (j=i-dk;j>=0 && arr[j]>key;j=j-dk){arr[j+dk]=arr[j];}arr[j+dk]=key;}}}/*气泡排序*/class BubbleSort:public CSort{public:void sort();};void BubbleSort::sort(){bool change = true;//表示第i个位置的元素在确定位置时，是不是有换位置。true表示，下面的数据还没拍好。没有的话，说明下面元素已经排好，不用在继续下去for (int i=0;i<length-1 && change;i++) {change = false;//先设置已经拍好for (int j=0;j<length-1-i;j++){if (arr[j]>arr[j+1]){change = true;//需要调换位置swap(arr[j],arr[j+1]);}}}}/*快速排序*/class CQuickSort:public CSort{public:void sort();private:int Partition(int low,int high);void QuickSort(int low,int high);};void CQuickSort::sort(){QuickSort(0,len-1);}int CQuickSort::Partition(int low,int high){int key=arr[low];//先挖第一个洞while(low<high){while(low<high && arr[high]>=key)//此时，low位置待放元素：比较时，比枢轴元素大，位置不变high--;arr[low]=arr[high];//见到第一个比枢轴元素小的，应该把这个元素放到洞（左边）中。while(low<high && arr[low]<=key)//这时，应该从另一侧进行检测，high待放元素，比较时，比枢轴元素小，位置不变low++;arr[high] = arr[low];//见到第一个比枢轴元素大的，应该把这个元素放到洞中（右边）}arr[low]=key;//这时第一个洞的元素应该是在low处return low;//返回这次划分的位置}void CQuickSort::QuickSort(int low,int high){if (low<high){int keyloc = Partition(low,high);//在keyloc的元素已经找到正确的位置了QuickSort(low,keyloc-1);//分别对之后低子表进行快排QuickSort(keyloc+1,high);//分别对之后高子表进行快排}}class CSelectionSort:public CSort{public:void sort();};void CSelectionSort::sort(){for (int i=0;i<length-1;i++){int k = i;for (int j=i+1;j<length;j++){if (arr[j]<arr[k])//要求的序列是由小到大，这里k应该记得是小值，if条件成立时，记的就为大值{k=j;}}if (k!=i){swap(arr[i],arr[k]);}}}class CHeapSort:public CSort{public:void sort();private:void HeapSort();void HeapAdjust(int s,int m);};void CHeapSort::sort(){HeapSort();}/*堆排序：初始数据：存储在数组arr中建立初始堆排序时，首先把无序序列看成一个完全二叉树：处在0号元素的为根，12号为左右子树之后一次化成完全二叉树的形式画树调整初始堆时，应该从最后一个非叶子节点开始调整在建立初始堆后，再进行调整堆，输出序列首先是堆顶元素(总是数组的第一个元素)和最后一个未排好的元素交换(一直在变化)，之后进行调整堆就好调整堆时，总是自上而下的调整。即使是在建堆的时候也是这样的。注意：建初始堆和排序时的调整堆都需调用调堆函数HeapAdjust，两种的不同之处在于调换元素和顺序不同*/void CHeapSort::HeapSort()//堆排序{for (int i=length/2-1;i>=0;i--)//建堆,相当于从序号m-0的非叶子结点开始调整{HeapAdjust(i,length);}for (int j=length-1;j>0;j--){swap(arr[0],arr[j]);//调整堆后，第一个元素总是存放着最大的元素(由小到大排序的)，让其给最后一个元素j交换HeapAdjust(0,j);}}//要从小到大排序：建立大根堆，把顶端元素(数组中第一个元素)和数组中 最后一个未排 元素交换//s表示调换的位置，m表示未排好序列的个数void CHeapSort::HeapAdjust(int s,int m)//调整推,变成大根堆{int key =arr[s];//先把要调整的元素取出来,传过来的//之后对非终结点进行调整for (int i=2*s+1;i<m;i=2*i+1){if (i<m-1 && arr[i] < arr[i+1])//先让要调整元素的两个孩子进行调整,其中i下标保存最大的值 i<m-1:保证其有左右孩子时，才进行左右孩子的比较{i++;}if (key > arr[i])//这时，根保存着最大值，不用调整(建立大根堆){break;}arr[s]=arr[i];s=i;//这时，s应该指向刚刚调过去的位置，因为，在调整时，总是从上而下进行的，要从他的左孩子开始}arr[s]=key;}/*归并排序*/class CMergingSort:public CSort{public:void sort();private:void MergeSort(int left,int right);void Merge(int left,int mid,int right);};void CMergingSort::sort(){MergeSort(0,length-1);}void CMergingSort::MergeSort(int left,int right){if (left<right){int mid = (left+right)/2;MergeSort(left,mid);MergeSort(mid+1,right);Merge(left,mid,right);}}void CMergingSort::Merge(int left,int mid,int right){int* temp = new int[right - left + 1];int i=left;int j=mid+1;int k=0;while(i<=mid && j<=right){if (arr[i]>arr[j]){temp[k++]=arr[j++];}else{temp[k++]=arr[i++];}}while(i<=mid){temp[k++]=arr[i++];}while(j<=right){temp[k++]=arr[j++];}for (i=0,k=left;k<=right;k++,i++)//归并后的数组对应的原来的数组是 left--right 那段，因此还要把这段数据放到原数组中{arr[k]=temp[i];}delete []temp;}int main(){CSort *pCsort;//执行这条代码时，是不调用类CSort的构造函数的//pCsort = new CInsertSort();//直接插入排序//pCsort = new BInsertSort();//测试折半插入//pCsort = new CShellInsert();//测试希尔排序//pCsort = new BubbleSort();//冒泡排序//pCsort = new CQuickSort();//快速排序//pCsort = new CSelectionSort();//选择排序pCsort = new CMergingSort();//堆排序cout<<"排序前："<<endl;cout<<*pCsort<<endl;pCsort->sort();//排序cout<<"排序后："<<endl;cout<<*pCsort<<endl;//pCsort = new CMergingSort();//归并排序system("pause");return 1;}