C语言排序算法总结

来源:互联网 发布:国务卿女士 知乎 编辑:程序博客网 时间:2024/04/30 16:02
功能:选择排序
输入:数组名称(也就是数组首地址)、数组中元素个数
算法思想简单描述:
     在要排序的一组数中,选出最小的一个数与第一个位置的数交换;然后在剩下的数当中再找最小的与第二个位置的数交换,如此循环到倒数第二个数和最后一个数比较为止。选择排序是不稳定的。算法复杂度O(n2)--[n的平方]
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void select_sort(int *x, int n)
{


    int i, j, min, t;


     for (i=0; i<n-1; i++) /*要选择的次数:0~n-2共n-1次*/
    {
        min = i; /*假设当前下标为i的数最小,比较后再调整*/
        for (j=i+1; j<n; j++)/*循环找出最小的数的下标是哪个*/
        {
            if (*(x+j) < *(x+min))
            {   
                min = j; /*如果后面的数比前面的小,则记下它的下标*/
            }
        }  
  
        if (min != i) /*如果min在循环中改变了,就需要交换数据*/
        {
             t = *(x+i);
            *(x+i) = *(x+min);
             *(x+min) = t;
         }
    }
}


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功能:直接插入排序
输入:数组名称(也就是数组首地址)、数组中元素个数
算法思想简单描述:
    在要排序的一组数中,假设前面(n-1) [n>=2] 个数已经是排好顺序的,现在要把第n个数插到前面的有序数中,使得这n个数也是排好顺序的。如此反复循,直到全部排好顺序。直接插入排序是稳定的。算法时间复杂度O(n2)--[n的平方]
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void insert_sort(int *x, int n)
{
    int i, j, t;
    for (i=1; i<n; i++) /*要选择的次数:1~n-1共n-1次*/
    {
        /*
           暂存下标为i的数。注意:下标从1开始,原因就是开始时
           第一个数即下标为0的数,前面没有任何数,单单一个,认为
           它是排好顺序的。
        */
        t=*(x+i);
        for (j=i-1; j>=0 && t<*(x+j); j--) /*注意:j=i-1,j--,这里就是下标为i的数,在它前面有序列中找插入位置。*/
        {
               *(x+j+1) = *(x+j); /*如果满足条件就往后挪。最坏的情况就是t比下标为0的数都小,它要放在最前面,j==-1,退出循环*/
        }
        *(x+j+1) = t; /*找到下标为i的数的放置位置*/
    }
}


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功能:冒泡排序
输入:数组名称(也就是数组首地址)、数组中元素个数
算法思想简单描述:
   在要排序的一组数中,对当前还未排好序的范围内的全部数,自上而下对相邻的两个数依次进行比较和调整,让较大的数往下沉,较小的往上冒。即:每当两相邻的数比较后发现它们的排序与排序要求相反时,就将它们互换。下面是一种改进的冒泡算法,它记录了每一遍扫描后最后下沉数的位置k,这样可以减少外层循环扫描的次数。冒泡排序是稳定的。算法时间复杂度O(n2)--[n的平方]
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void bubble_sort(int *x, int n)
{
    int j, k, h, t;


    for (h=n-1; h>0; h=k) /*循环到没有比较范围*/
    {
        for (j=0, k=0; j<h; j++) /*每次预置k=0,循环扫描后更新k*/
        {
            if (*(x+j) > *(x+j+1)) /*大的放在后面,小的放到前面*/
            {
                t = *(x+j);
                *(x+j) = *(x+j+1);
                *(x+j+1) = t; /*完成交换*/
                k = j; /*保存最后下沉的位置。这样k后面的都是排序排好了的。*/
           }
        }
    }
}


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功能:希尔排序
输入:数组名称(也就是数组首地址)、数组中元素个数
算法思想简单描述:
    在直接插入排序算法中,每次插入一个数,使有序序列只增加1个节点,并且对插入下一个数没有提供任何帮助。如果比较相隔较远距离(称为增量)的数,使得数移动时能跨过多个元素,则进行一次比较就可能消除多个元素交换。D.L.shell于1959年在以他名字命名的排序算法中实现了这一思想。算法先将要排序的一组数按某个增量d分成若干组,每组中记录的下标相差d.对每组中全部元素进行排序,然后再用一个较小的增量对它进行,在每组中再进行排序。当增量减到1时,整个要排序的数被分成一组,排序完成。下面的函数是一个希尔排序算法的一个实现,初次取序列的一半为增量,以后每次减半,直到增量为1。希尔排序是不稳定的。
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void shell_sort(int *x, int n)
{
    int h, j, k, t;
    for (h=n/2; h>0; h=h/2) /*控制增量*/
    {
        for (j=h; j<n; j++) /*这个实际上就是上面的直接插入排序*/
        {
           t = *(x+j);
           for (k=j-h; (k>=0 && t<*(x+k)); k-=h)
           {
                *(x+k+h) = *(x+k);
           }
           *(x+k+h) = t;
        }
    }
}


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功能:快速排序
输入:数组名称(也就是数组首地址)、数组中起止元素的下标
算法思想简单描述:
     快速排序是对冒泡排序的一种本质改进。它的基本思想是通过一趟扫描后,使得排序序列的长度能大幅度地减少。在冒泡排序中,一次扫描只能确保最大数值的数移到正确位置,而待排序序列的长度可能只减少1。快速排序通过一趟扫描,就能确保某个数(以它为基准点吧)的左边各数都比它小,右边各数都比它大。然后又用同样的方法处理它左右两边的数,直到基准点的左右只有一个元素为止。它是由 C.A.R.Hoare于1962年提出的。显然快速排序可以用递归实现,当然也可以用栈化解递归实现。下面的函数是用递归实现的,有兴趣的朋友可以改成非递归的。快速排序是不稳定的。最理想情况算法时间复杂度O(nlog2n),最坏O(n2)
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void quick_sort(int *x, int low, int high)
{
    int i, j, t;
    if (low < high) /*要排序的元素起止下标,保证小的放在左边,大的放在右边。这里以下标为low的元素为基准点*/
    {
        i = low;
        j = high;
        t = *(x+low); /*暂存基准点的数*/
        while (i<j) /*循环扫描*/
        {
            while (i<j && *(x+j)>t) /*在右边的只要比基准点大仍放在右边*/
           {
                j--; /*前移一个位置*/
           }
           if (i<j) 
           {
                *(x+i) = *(x+j); /*上面的循环退出:即出现比基准点小的数,替换基准点的数*/
                i++; /*后移一个位置,并以此为基准点*/
            }
           while (i<j && *(x+i)<=t) /*在左边的只要小于等于基准点仍放在左边*/
           {
                i++; /*后移一个位置*/
           }
           if (i<j)
           {
                *(x+j) = *(x+i); /*上面的循环退出:即出现比基准点大的数,放到右边*/
                 j--; /*前移一个位置*/
           }
        }
        *(x+i) = t; /*一遍扫描完后,放到适当位置*/
        quick_sort(x,low,i-1); /*对基准点左边的数再执行快速排序*/
        quick_sort(x,i+1,high); /*对基准点右边的数再执行快速排序*/
    }
}


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功能:堆排序
输入:数组名称(也就是数组首地址)、数组中元素个数
算法思想简单描述:
     堆排序是一种树形选择排序,是对直接选择排序的有效改进。堆的定义如下:具有n个元素的序列(h1,h2,...,hn),当且仅当满足(hi>=h2i,hi>=2i+1)或(hi<=h2i,hi<=2i+1)(i=1,2,...,n/2)时称之为堆。在这里只讨论满足前者条件的堆。由堆的定义可以看出,堆顶元素(即第一个元素)必为最大项。完全二叉树可以很直观地表示堆的结构。堆顶为根,其它为左子树、右子树。初始时把要排序的数的序列看作是一棵顺序存储的二叉树,调整它们的存储顺序,使之成为一个堆,这时堆的根节点的数最大。然后将根节点与堆的最后一个节点交换。然后对前面(n-1)个数重新调整使之成为堆。依此类推,直到只有两个节点的堆,并对它们作交换,最后得到有n个节点的有序序列。从算法描述来看,堆排序需要两个过程,一是建立堆,二是堆顶与堆的最后一个元素交换位置。所以堆排序有两个函数组成。一是建堆的渗透函数,二是反复调用渗透函数实现排序的函数。
堆排序是不稳定的。算法时间复杂度O(nlog2n)。
/*
功能:渗透建堆
输入:数组名称(也就是数组首地址)、参与建堆元素的个数、从第几个元素开始
*/
void sift(int *x, int n, int s)
{
    int t, k, j;
    t = *(x+s); /*暂存开始元素*/
    k = s; /*开始元素下标*/
    j = 2*k + 1; /*右子树元素下标*/
    while (j<n)
    {
        if (j<n-1 && *(x+j) < *(x+j+1))/*判断是否满足堆的条件:满足就继续下一轮比较,否则调整。*/
        {
            j++;
        }
        if (t<*(x+j)) /*调整*/
        {
           *(x+k) = *(x+j);
           k = j; /*调整后,开始元素也随之调整*/
           j = 2*k + 1;
        }
        else /*没有需要调整了,已经是个堆了,退出循环。*/
        {
             break;
        }
    }


    *(x+k) = t; /*开始元素放到它正确位置*/
}


/*
功能:堆排序
输入:数组名称(也就是数组首地址)、数组中元素个数
*/
void heap_sort(int *x, int n)
{
    int i, k, t;
    int *p;
    for (i=n/2-1; i>=0; i--)
    {
        sift(x,n,i); /*初始建堆*/
    } 


    for (k=n-1; k>=1; k--)
    {
        t = *(x+0); /*堆顶放到最后*/
        *(x+0) = *(x+k);
        *(x+k) = t;
        sift(x,k,0); /*剩下的数再建堆*/ 
     }
}


void main()

    #define MAX 4
    int *p, i, a[MAX];


    /*录入测试数据*/
    p = a;
    printf("Input %d number for sorting :\n",MAX);
    for (i=0; i<MAX; i++)
    {
        scanf("%d",p++);
    }
    printf("\n");
    /*测试选择排序*/


    p = a;
    select_sort(p,MAX);
    /**/


    /*测试直接插入排序*/
    /*
    p = a;
    insert_sort(p,MAX);
    */


    /*测试冒泡排序*/
    /*
    p = a;
    insert_sort(p,MAX);
    */
    /*测试快速排序*/
    /*
    p = a;
    quick_sort(p,0,MAX-1);
    */
    /*测试堆排序*/
    /*
    p = a;
    heap_sort(p,MAX);
    */
    for (p=a, i=0; i<MAX; i++)
    {
        printf("%d ",*p++);
    }


    printf("\n");
    system("pause");
}
0 1