8种基本排序算法总结及相关代码

来源：互联网发布：网络暴力是什么编辑：程序博客网时间：2024/04/29 13:49

8种基本排序算法总结如下
这里写图片描述
各种演示代码，通过一个SortTest类来掩饰，在VS2010里面运行正常。最后的比较没有编写代码，并且一些输入信息没有做判断，只是实现了基本的排序功能
SortTest类代码如下,
SortTest.h

#pragma once#include <vector>using namespace std;struct DigitInfo{    int digit;      // 随机数    int index;      // 随机数的索引};class SortTest{public:    SortTest(void);    SortTest(int count, int start, int end);    ~SortTest(void);public:    int count;    int start;    int end;    DigitInfo *digitArray;                          // 随机生成数存储结构    bool genRandDigits();                           // 生成随机数，存储在digitVec里面    void printDigitArray();                         // 输出结果    bool bubbleSort();                              // 冒泡排序    bool quickSort();                               // 快速排序    void swap(int i, int j);                        // 交换两个元素的数据    bool quickSort_ChangePos(int left, int right);  // 快速排序要用到的递归调用函数    bool directInsertSort();                        // 直接插入排序    bool shellSort();                               // 希尔排序    bool simpleSelectSort();                        // 选择排序    bool maxHeapSort();                             // 堆排序（小顶堆）    bool maxHeapAjust(int length, int nodeNum);     // 调整大顶推    bool merge(int left, int mid, int right, DigitInfo *pDigitInfo);    bool merge(int left, int right, DigitInfo *pDigitInfo);    bool mergeSort();                               // 归并排序算法    int getMaxNum();                                // 获取digitArray里面最大的数    int getDigitCapacity();                         // 获取最大数字的位数    bool baseSort();                                // 通过位数，将    bool baseDigitSort();                           // 基数排序算法    bool compareSort();                             // 比较各种算法所用时间，并且输出时间};

SortTest.cpp

#include "SortTest.h"#include <stdlib.h>#include <time.h> #include <iostream>#include <vector>#include <queue>#include "math.h"using namespace std;SortTest::SortTest(void){    digitArray = NULL;}SortTest::SortTest(int count, int start, int end){    digitArray = NULL;    this->count = count;    this->start = start;    this->end = end;}SortTest::~SortTest(void){    if (digitArray != NULL)    {        delete[] digitArray;    }}bool SortTest::genRandDigits()      // 生成随机数，存储在digitVec里面{    if ( digitArray != nullptr)    {        delete[] digitArray;    }    srand((int)time(NULL));         //每次执行种子不同，生成不同的随机数    digitArray = new DigitInfo[count];    for(int i = 0; i < count; i ++)    {        int tmpRandDigit = rand() % ( end - start ) + start;        struct DigitInfo digitInfo;        digitInfo.digit = tmpRandDigit;        digitInfo.index = i;        digitArray[i] = digitInfo;    }    cout << "原始的排列顺序为以下:" << endl;    printDigitArray();    return true;}// 输出void SortTest::printDigitArray(){    for (int i = 0; i < count; i ++)    {        if( i % 10 == 0 && i != 0)            cout << endl;        cout << digitArray[i].digit << "-[" << digitArray[i].index << "]" << "\t";    }}// 冒泡排序bool SortTest::bubbleSort()                         // 冒泡排序{    // 产生随机数    genRandDigits();    for(int i = 0; i < count - 1; i ++)             // 冒泡排序的趟数    {        bool flag = true;        for( int j = 0; j < count - 1 - i; j ++)    // 每趟比较的次数        {            if ( digitArray[j].digit > digitArray[j + 1].digit )            {                swap(j, j + 1);                flag = false;            }        }        if (flag)            break;    }    cout << "冒泡排序后的顺序是" << endl;    printDigitArray();    cout << endl;    return true;}// 快速排序bool SortTest::quickSort(){    genRandDigits();    quickSort_ChangePos(0, count - 1);    cout<< "快排之后的顺序：" << endl;    printDigitArray();    cout << endl;    return true;}// 交换两个元素的值void SortTest::swap(int i, int j){    struct DigitInfo digitInfo;    //digitInfo.digit = digitArray[i].digit;    //digitInfo.index = digitArray[i].index;    //digitArray[i].digit = digitArray[j].digit;    //digitArray[i].index = digitArray[j].index;    //digitArray[j].digit = digitInfo.digit;    //digitArray[j].index = digitInfo.index;    digitInfo = digitArray[i];    digitArray[i] = digitArray[j];    digitArray[j] = digitInfo;}// 递归调用，用于快速排序bool SortTest::quickSort_ChangePos(int left, int right){    int baseNum = digitArray[left].digit;   // 基准值，就取第一个    int baseIndex = left;    int tmpStart = left;    int tmpEnd = right;    if(left >= right)        return true;    while( tmpStart < tmpEnd )    {        if ( ( digitArray[tmpStart].digit > digitArray[tmpEnd].digit ) && ( tmpStart == baseIndex ) )        {            swap( tmpStart, tmpEnd );            baseIndex = tmpEnd;            tmpStart ++;        }        else if ( ( digitArray[tmpStart].digit > digitArray[tmpEnd].digit ) && ( tmpEnd == baseIndex ) )        {            swap( tmpStart, tmpEnd );            baseIndex = tmpStart;            tmpEnd --;        }        else if ( ( digitArray[tmpStart].digit <= digitArray[tmpEnd].digit ) && ( tmpStart == baseIndex ) )        {            tmpEnd --;        }        else if ( ( digitArray[tmpStart].digit <= digitArray[tmpEnd].digit ) && ( tmpEnd == baseIndex ) )        {            tmpStart ++;        }           }       quickSort_ChangePos(left, baseIndex - 1);   // 左边    quickSort_ChangePos(baseIndex + 1, right);  // 右边    return false;}// 直接插入排序bool SortTest::directInsertSort(){    // 产生随机数    genRandDigits();    for( int i = 1; i < count; i ++ )    {        if ( digitArray[i].digit < digitArray[i - 1].digit )     // 如果每次这个条件都不成立，则时间复杂度为O(n)        {            int tmpDigit = digitArray[i].digit;            struct DigitInfo tmpDigitInfo = digitArray[i];            int j = i - 1;            for (; j >= 0 && digitArray[j].digit > tmpDigitInfo.digit; j -- )            {                digitArray[j + 1] = digitArray[j];            }            digitArray[j + 1] = tmpDigitInfo;        }    }    cout << "直接插入排序排序后的顺序是" << endl;    printDigitArray();    cout << endl;    return true;}// 希尔排序bool SortTest::shellSort(){    genRandDigits();    int increment = count / 2;    while ( increment > 0 ) // 排序的趟数    {        for ( int i = 0; i < increment; i ++ )  // 分的组数        {                   for ( int j = i + increment; j < count ; j += increment) // 每组内需排序的元素个数            {                DigitInfo tmpDigitInfo = digitArray[j];                int k = j - increment;                for (; k >= 0 && digitArray[k].digit > tmpDigitInfo.digit; k -= increment)  // 每个元素的插入过程，查找的次数                {                    digitArray[k + increment] = digitArray[k];                              }                digitArray[k + increment] = tmpDigitInfo;                printDigitArray();                cout << "………………第" << j << "个元素排完了………………" << endl;            }            printDigitArray();            cout << "***************一组排完了***************" << endl;        }        cout << "===============一趟排完了===============" << endl;        increment /= 2;    }    cout << "希尔排序之后的顺序为：" << endl;    printDigitArray();    cout << endl;    return true;}// 选择排序算法bool SortTest::simpleSelectSort(){    genRandDigits();    int minIndex = 0;               // 最小值的索引               for ( int i = 0; i < count; i ++ )    {        minIndex = i;        for (int j = i; j < count; j ++ )        {            if( digitArray[j].digit < digitArray[minIndex].digit )                minIndex = j;        }        swap(i, minIndex); // 将最小元素和第i个元素交换    }    cout << "简单选择排序之后的顺序为：" << endl;    printDigitArray();    cout << endl;    return true;}// 堆排序（小顶堆）bool SortTest::maxHeapSort(){    genRandDigits();    for ( int i = count; i > 0; i -- )    {        for (int j = i / 2 - 1; j >= 0; j -- )        {            maxHeapAjust(i, j);        }        swap(0,i - 1);    }    cout << "堆排序（大顶堆）后的顺序为：" << endl;    printDigitArray();    cout << endl;    return true;}// 调整至大顶堆bool SortTest::maxHeapAjust(int length, int nodeNum){    int leftChildNum = nodeNum * 2 + 1;    int rightChildNum = nodeNum * 2 + 2;    int maxIndex = nodeNum; // 临时变量用于存储左右孩子里面最大的值的nodeNum    if ( leftChildNum <= length - 1 && digitArray[leftChildNum].digit > digitArray[maxIndex].digit )    {        maxIndex = leftChildNum;    }    if ( rightChildNum <= length - 1 && digitArray[rightChildNum].digit > digitArray[maxIndex].digit )    {        maxIndex = rightChildNum;    }    if ( maxIndex != nodeNum)    {        swap(nodeNum, maxIndex);        maxHeapAjust(length, maxIndex);    }    return false;}// 将以left开始leftSize和以right开始rightSize为大小的有序合并给pDigitInfo指向的数组中bool SortTest::merge(int left, int mid, int right, DigitInfo *pDigitInfo){    int leftIndex = left;    int rightIndex = mid + 1;    int totalIndex = left;    while ( leftIndex != mid + 1 && rightIndex != right + 1)    {        // 注意必须有等号，因为和右边的一样的话优先选左边的        if ( digitArray[leftIndex].digit <= digitArray[rightIndex].digit)        {            pDigitInfo[totalIndex ++] = digitArray[leftIndex ++];        }        else        {            pDigitInfo[totalIndex ++] = digitArray[rightIndex ++];        }    }    while ( leftIndex < mid + 1 )    {        pDigitInfo[totalIndex ++] = digitArray[leftIndex ++];    }    while( rightIndex < right + 1 )    {        pDigitInfo[totalIndex ++] = digitArray[rightIndex ++];    }    for (int i = left; i <= right; i ++)    {        digitArray[i] = pDigitInfo[i];    }    //cout << "合并之后：" << endl;    //printDigitArray();    //cout << endl;    return true;}bool SortTest::merge(int left, int right, DigitInfo *pDigitInfo){    if (left >= right)    {        return false;    }    int mid = ( left + right ) / 2;    merge(left, mid, pDigitInfo);    merge(mid + 1, right, pDigitInfo);    merge(left, mid, right, pDigitInfo);    return true;}// 归并排序算法bool SortTest::mergeSort(){    DigitInfo *tmpDigitArray = new DigitInfo[count];    genRandDigits();    merge(0, count - 1, tmpDigitArray);    delete[] tmpDigitArray;    cout << "归并排序后的顺序：" << endl;    printDigitArray();    cout << endl;    return true;}// 获取digitArray里面最大的数int SortTest::getMaxNum(){    int maxNum = 0;    for (int i = 0; i < count; i ++)    {        if(digitArray[i].digit > maxNum)            maxNum = digitArray[i].digit;    }    return maxNum;}// 获取最大数字的位数int SortTest::getDigitCapacity(){    int loopTimes = 0;    int maxNum = getMaxNum();    while (maxNum > 0)    {        maxNum /= 10;        loopTimes ++;    }    return loopTimes;}// bool SortTest::baseSort(){    int digitCapacity = getDigitCapacity();    for (int i = 0; i < digitCapacity; i ++)    {        vector<DigitInfo> bukets[10];   // 10个桶        int numOfBucket = 0;        for (int j = 0; j < count; j ++)        {            numOfBucket =( digitArray[j].digit / (int) pow((double)10, (double)i) ) % 10;   // 获取所应进入的桶的号码            bukets[numOfBucket].push_back(digitArray[j]);                                   // 装入桶中        }        int indexOfArray = 0;        for (int k = 0; k < 10; k ++)   // 从桶中放回到digitArray里面        {            //if(!bukets[k].empty())            //{            //  vector<DigitInfo>::iterator it = bukets[k].begin();            //  while (it != bukets[k].end())            //  {            //      /*digitArray[indexOfArray] = *it;            //      it ++;*/            //      cout << it->digit << "\t";            //      it ++;            //  }            //}            if(!bukets[k].empty())            {                vector<DigitInfo>::iterator it = bukets[k].begin();                while (it != bukets[k].end())                {                    digitArray[indexOfArray ++] = *it;                    it ++;                }            }        }    }    return true;}// 基数排序算法bool SortTest::baseDigitSort(){    genRandDigits();    baseSort();    cout << "基数排序后的顺序：" << endl;    printDigitArray();    cout << endl;    return true;}// 比较各种算法bool SortTest::compareSort(){    DigitInfo *p = new DigitInfo[10];    genRandDigits();    // 把生成的数组存起来    for (int i = 0; i < count; i ++)    {        p[i] = digitArray[i];    }    cout << "原始数组顺序:" << endl;    printDigitArray();    cout << "冒泡排序后的顺序为：" << endl;    return true;}

主函数
main.cpp

#include <iostream>#include "stdlib.h"#include "SortTest.h"using namespace std;void printMenu(int count, int start, int end){    cout << "[0] 设置随机数的数量个数,目前数量为：" << count << endl;    cout << "[1] 设置随机数的范围，目前范围为[" << start << "," << end << "]" << endl;    cout << "[2] 交换排序算法" << endl;    cout << "[3] 插入排序算法" << endl;    cout << "[4] 选择排序算法" << endl;    cout << "[5] 归并排序算法" << endl;    cout << "[6] 基数排序算法" << endl;    cout << "请选择：" << endl;}// 选择排序菜单void printSwapSort(){    cout << "[0] 冒泡排序" << endl;    cout << "[1] 快速排序" << endl;    cout << "请选择：" << endl;}// 插入排序菜单void printInsertSort(){    cout << "[0] 直接插入排序" << endl;    cout << "[1] 希尔排序" << endl;    cout << "请选择：" << endl;}// 选择排序菜单void printSelectSort(){    cout << "[0] 简单选择排序" << endl;    cout << "[1] 树形排序（堆排序）" << endl;    cout << "请选择：" << endl;}// 处理交换排序void swapSortHandler(int count, int start, int end){    printSwapSort();    int subChoice = 0;    cin >> subChoice;    switch( subChoice )    {    case 0:        {            SortTest sortTest(count, start, end);            sortTest.bubbleSort();        }        break;    case 1:        {            SortTest sortTest(count, start, end);            sortTest.quickSort();        }        break;    default:        break;    }}// 处理插入排序void insertSortHandler(int count, int start, int end){    printInsertSort();    int subChoice = 0;    cin >> subChoice;    switch( subChoice )    {    case 0:        {            SortTest sortTest(count, start, end);            sortTest.directInsertSort();        }        break;    case 1:        {            SortTest SortTest(count, start, end);            SortTest.shellSort();        }        break;    default:        break;    }}// 处理选择排序void selectSortHandler(int count, int start, int end){    printSelectSort();    int subChoice = 0;    cin >> subChoice;    switch(subChoice)    {    case 0:        {            SortTest sortTest(count, start, end);            sortTest.simpleSelectSort();        }        break;    case 1:        {            SortTest sortTest(count, start, end);            sortTest.maxHeapSort();        }        break;    default:        break;    }}// 处理归并排序void mergeSortHandler(int count, int start, int end){    SortTest sortTest(count, start, end);    sortTest.mergeSort();}// 处理基数排序void baseDigitHandler(int count, int start, int end){    SortTest sortTest(count, start, end);    sortTest.baseDigitSort();}void main(){    int randDigitCount = 10;                // 随机数的个数    int randDigitStart = 0;             // 随机数的最小值    int randDigitEnd = 100;         // 随机数的最大值    while (1)    {        printMenu(randDigitCount, randDigitStart, randDigitEnd);        int choice = 0;        cin >> choice;        switch(choice)        {        case 0:            {                cout << "请输入随机数的数量:" << endl;                cin >> randDigitCount;            }            break;        case 1:            {                cout << "请输入随机数的最小和最大值,中间用空格隔开" << endl;                 cin >> randDigitStart >> randDigitEnd;            }            break;        case 2:            {                swapSortHandler(randDigitCount, randDigitStart, randDigitEnd);              }            break;        case 3:            {                insertSortHandler(randDigitCount, randDigitStart, randDigitEnd);            }        case 4:            {                selectSortHandler(randDigitCount, randDigitStart, randDigitEnd);            }            break;        case 5:            {                mergeSortHandler(randDigitCount, randDigitStart, randDigitEnd);            }            break;        case 6:            {                baseDigitHandler(randDigitCount, randDigitStart, randDigitEnd);            }        default:            break;        }    }}

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