c++排序系列之插入排序

1.前言

自从大一学过一点点的c++之后，后面一直用java，未得机会去训练c++。

有时候觉得java不够带感，偶然想写一个简单的c/c++排序，都不会写！

尚未晚矣，从头开始。。。

准备先用c++把所有的排序实现一遍。

本节来看最简单粗暴的插入排序。

2.插入排序（insertion sort）

2.1简单介绍

插入排序，通过将所有的元素执行一遍插入之后即完成排序。在每一次的插入，前面插入的元素已经排好序，新来的元素则要跟已排好序的元素进行比较，找到它的位置。之后，将位置以及后面的元素后移一位，将新来的元素插入合适的位置。

2.2代码实现

原理简单，下面用c++实现：

.h：声明定义插入排序Insert_Sorting模板类

#ifndef INSERTSORTING_H#define INSERTSORTING_H//template <class Type> class Insert_Sorting{//template classprivate:Type *dataArray;//dynamic data arrayint maxNum;//max array sizeint current;//actual array size less than maxpublic:Insert_Sorting();Insert_Sorting(int num);~Insert_Sorting();//int compare(const Type element1, const Type element2);////模板只能用于定义数据类型时用，因此对于过程，模板不能代替。因此对于不同类型的文件的读取，分开写了。。。 void read_data_INT (const char * fileName);//read INT data from filevoid read_data_DOUBLE (const char * fileName);//DOUBLEvoid read_data_STR (const char * fileName);//STRINGvoid sort ();//insertion sortvoid display ();//display};#endif

.cpp：对模板类的成员函数的实现

#include "insertSorting.h"#include "stdlib.h"#include <iostream>#include <fstream>using namespace std;template <class Type> Insert_Sorting<Type>::Insert_Sorting(){maxNum = 100;current = 0;dataArray = NULL;}template <class Type> Insert_Sorting<Type>::Insert_Sorting(int num){if(num >0){maxNum = num;//dataArray = new Type[maxNum];//cout<<"successfully!"<<endl;}else{maxNum = 0;cerr<<"error!"<<endl;}}template <class Type> Insert_Sorting<Type>::~Insert_Sorting(){delete[] dataArray;}template <class Type> int Insert_Sorting<Type>::compare(const Type element1, const Type element2){if(element1 > element2)return 1;else if(element1 < element2)return -1;elsereturn 0;}//template <class Type> void Insert_Sorting<Type>::read_data_INT(const char * fileName){cout<<"initialize the input data:"<<endl;//read from txt fileifstream infile(fileName, ios::in); if(!infile){cerr<<"error: unable to open input file : "<<fileName<<endl;}else{cout<<"read file by line"<<endl;int in;const int LINE_LENGTH = 100;char inStr[LINE_LENGTH] = {0};while(infile.getline(inStr, LINE_LENGTH)){//cout<<inStr<<endl;//字符串转换为整型intin = atoi(inStr);//cout<<"input int : "<<in<<endl;if(current < maxNum){dataArray[current] = in;current++;}}}infile.clear();infile.close();}template <class Type> void Insert_Sorting<Type>::read_data_DOUBLE(const char * fileName){cout<<"initialize the input data:"<<endl;//read from txt fileifstream infile(fileName, ios::in); if(!infile){cerr<<"error: unable to open input file : "<<fileName<<endl;}else{cout<<"read file by line"<<endl;double in;const int LINE_LENGTH = 100;char inStr[LINE_LENGTH] = {0};while(infile.getline(inStr, LINE_LENGTH)){//cout<<inStr<<endl;//字符串转换为浮点数double in = atof(inStr);//cout<<"input double : "<<in<<endl;if(current < maxNum){dataArray[current] = in;current++;}}}}template <class Type> void Insert_Sorting<Type>::read_data_STR(const char * fileName){cout<<"initialize the input data:"<<endl;//read from txt fileifstream infile(fileName, ios::in); if(!infile){cerr<<"error: unable to open input file : "<<fileName<<endl;}else{cout<<"read file by line"<<endl;string in;const int LINE_LENGTH = 100;char inStr[LINE_LENGTH] = {0};while(infile.getline(inStr, LINE_LENGTH)){//cout<<inStr<<endl;//字符串转换为string in = inStr;//cout<<"input string : "<<in<<endl;if(current < maxNum){dataArray[current] = in;current++;}}}}template <class Type> void Insert_Sorting<Type>::sort(){cout<<"sort the input data:"<<endl;Type * tempData = new Type[current];//insert sortint tempSize = 0;for(int i=0; i<current; i++){Type temp = dataArray[i];if(tempSize == 0)tempData[0] = temp;else{int j=0;while(j<tempSize && compare(temp, tempData[j]) >0){j++;}if(j==tempSize)tempData[j] = temp;else{for(int k=tempSize; k>j; k--){tempData[k] = tempData[k-1];}tempData[j] = temp;}}tempSize++;for(int index=0; index<tempSize; index++)cout<<tempData[index]<<" ";cout<<endl;}//storefor(int i=0; i<current; i++){dataArray[i] = tempData[i];}}template <class Type> void Insert_Sorting<Type>::display(){cout<<"display the sorted data:"<<endl;for(int i=0; i<current; i++){cout<<dataArray[i]<<" ";}cout<<endl;}

main函数：测试插入排序

#include <iostream>#include <string>#include "insertSorting.h"#include "insertSorting.cpp"using namespace std;/* run this program using the console pauser or add your own getch, system("pause") or input loop */int main(int argc, char** argv) {//intInsert_Sorting<int> Insert_Sorting_INT(100);const char * filename1 = "E://int_data.txt";Insert_Sorting_INT.read_data_INT(filename1);Insert_Sorting_INT.display();Insert_Sorting_INT.sort();Insert_Sorting_INT.display();cout<<"-------------------------------------"<<endl;//doubleInsert_Sorting<double> Insert_Sorting_DOUBLE(100);const char * filename2 = "E://double_data.txt";Insert_Sorting_DOUBLE.read_data_DOUBLE(filename2);Insert_Sorting_DOUBLE.display();Insert_Sorting_DOUBLE.sort();Insert_Sorting_DOUBLE.display();cout<<"-------------------------------------"<<endl;//stringInsert_Sorting<string> Insert_Sorting_STR(100);const char * filename3 = "E://string_data.txt";Insert_Sorting_STR.read_data_STR(filename3);Insert_Sorting_STR.display();Insert_Sorting_STR.sort();Insert_Sorting_STR.display();cout<<"-------------------------------------"<<endl;return 0;}

2.3结果分析

时间复杂度：
best：O(N)
worst：O(N^2)
average:O(N^2)

左侧是原始数据，右侧是执行insertion sort过程：

int类型：

double类型：

string类型：

3.注意：

GNU C++下，模板类main编译时不仅要包含.h头文件，也要包含.cpp文件，否则会报错undefined reference to，GNU c++对模板类不能进行分离式编译。

4.总结：

虽然简单实现了整个任务，但是对其中的很多的问题还未理解清楚，诸如c/c++读取文件的不同方式，模板类、模板函数等。

只有反复coding，琢磨其中的原理。

路漫漫修远兮。