各类排序算法的c++实现
来源：互联网 发布：自由主义 知乎 编辑：程序博客网 时间：2024/05/22 17:00
#ifndef SORT_H#define SORT_H#include <iostream>#include <queue>using namespace std;// 1.直接插入排序template<class ElemType>void InsertSort(ElemType data[], int n);// 2.折半插入排序template<class ElemType>void BInsertSort(ElemType data[], int n);// 3.Shell排序// 对data数组中的元素进行希尔排序，n为该数组大小// increments为增量序列，incrementsLength为增量序列的大小template<class ElemType>void ShellSort(ElemType data[],int increments[], int n, int incrementsLength);// 1.Bubble Sorttemplate<class ElemType>void BubbleSort(ElemType data[], int n);// 2.快速排序template<class ElemType>void QuickSort(ElemType data[], int n);//////////////////// Merge Sort//////////////////// 归并排序template<class ElemType>void MergeSort(ElemType data[],int n);template<class ElemType>void MergeSortNonRecursion(ElemType data[], int n);//////////////////// Selection sort//////////////////// 简单选择排序template<class ElemType>void SelectionSort(ElemType data[], int n);// 堆排序template<class ElemType>void HeapSort(ElemType data[],int n);///////////////// Radix Sort///////////////// 静态链表结点const int DIGITS = 10;const int RADIX = 10;class SLList;ostream& operator<<(ostream& os, SLList &s);// 由于VC++6.0使用using namespace std对于友元不支持// 故在类SLList之前做前向声明// 若使用其他C++编译器，这两句可删去// 静态链表static linked list// [0]：头结点class SLList{ struct Node { int key[DIGITS]; int info; int next; }; friend ostream& operator<<(ostream& os, SLList &s);public: SLList():data(NULL),length(0) {}; ~SLList(); void Arrange(); void Init(int arr[],int n); void RadixSort();private: void Distribute( int[], int[], int); void Collection( int[], int[], int); Node *data; int length;};// 基数排序void RadixSort(int data[], int n);//void RadixSort(SLList&);///////////////// util///////////////template<class ElemType>void Swap( ElemType& a, ElemType& b){ ElemType c = a; a = b; b = c;}int init(int** data);template<class ElemType>void print(ElemType data[],int begin,int end);// 直接插入排序,数组data用于存放待排序元素，n为待排序元素个数template<class ElemType>void InsertSort(ElemType data[], int n){ ElemType tmp; int i, j; for (i = 1; i < n; i++) { if ( data[i] > data[i - 1]) continue; tmp = data[i]; // 保存待插入的元素 data[i] = data[i - 1]; for ( j = i - 1; j > 0 && data[j - 1] > tmp; j--) data[j] = data[j - 1]; // 元素后移 data[j] = tmp; // 插入到正确位置 }}// 折半插入排序template<class ElemType>void BInsertSort(ElemType data[], int n){ ElemType tmp; int i, j, mid, low, high; for (i = 1; i < n; i++) { tmp = data[i]; // 保存待插入的元素 low = 0; high = i-1; while (low <= high) // 在data[low..high]中折半查找有序插入的位置 { mid = (low + high) / 2; // 折半 if( tmp < data[mid]) high = --mid; // 插入点在低半区 else low = ++mid; // 插入点在高半区 } for(j = i - 1; j >= low; j--) data[j + 1] = data[j]; // 元素后移 data[low] = tmp; // 插入到正确位置 }}// 对data数组中的元素进行希尔排序，n为该数组大小// increments为增量序列，incrementsLength为增量序列的大小template<class ElemType>void ShellSort(ElemType data[], int increments[], int n, int incrementsLength){ int i, j, k; ElemType tmp; for ( k = 0; k < incrementsLength; k++) // 进行以increments[k]为增量的排序 { for ( i = increments[k]; i < n; i++) { tmp = data[i]; for ( j = i; j >= increments[k]; j -= increments[k]) { if ( tmp >= data[j - increments[k]]) break; data[j] = data[j - increments[k]]; } data[j] = tmp; } }}// 冒泡排序template<class ElemType>void BubbleSort(ElemType data[], int n){ int lastSwapIndex = n - 1; // 用于记录最后一次交换的元素下标 int i, j; for (i = lastSwapIndex; i > 0; i = lastSwapIndex) { lastSwapIndex = 0; for (j = 0; j < i; j++) if (data[j] > data[j + 1]) { Swap( data[j],data[j + 1]); lastSwapIndex = j; } }}//快速排序template<class ElemType>int Partition(ElemType data[] , int low , int high){ ElemType pivot = data[low]; while (low < high) { while (low < high && data[high] >= pivot) high--; data[low] = data[high]; while (low < high && pivot >= data[low]) low++; data[high] = data[low]; } data[low] = pivot; return low;}template<class ElemType>void QuickSort(ElemType data[], int begin, int end){ if (begin >= end) return; int pivot = Partition(data , begin , end); QuickSort(data , begin , pivot - 1); QuickSort(data , pivot + 1, end);}template<class ElemType>void QuickSort(ElemType data[], int n){ if (n < 2) return; QuickSort(data, 0, n-1);}// 将数组data中，[lptr...rptr-1][rptr...rightEnd]两部分的元素进行合并// tmpArr为合并时的辅存空间template<class ElemType>void Merge(ElemType data[], ElemType tmpArr[], int lptr, int rptr, int rightEnd){ int leftEnd = rptr - 1; int ptr,i; ptr = i = lptr; while (lptr <= leftEnd && rptr <= rightEnd) if (data[lptr] <= data[rptr]) tmpArr[ptr++] = data[lptr++]; else tmpArr[ptr++] = data[rptr++]; while (lptr <= leftEnd) tmpArr[ptr++] = data[lptr++]; while (rptr <= rightEnd) tmpArr[ptr++] = data[rptr++]; for (; i <= rightEnd; i++) data[i] = tmpArr[i];}// 递归实现// 将数组data中，[begin...end]的元素进行归并排序template<class ElemType>void MSort(ElemType data[], ElemType tmpArr[], int begin, int end){ int middle; if ( begin >= end) return; middle = (begin + end)/2; // 将data平分为[begin..middle]和[middle..end] MSort( data, tmpArr, begin, middle); // 递归前半部分 MSort( data, tmpArr, middle + 1, end); // 递归后半部分 Merge( data, tmpArr, begin, middle + 1, end); // 将data[begin..middle]，data[middle..end]进行归并}template<class ElemType>void MergeSort(ElemType data[], int n){ ElemType* pArr = NULL; pArr = new ElemType[n]; MSort( data,pArr,0,n-1); delete[] pArr;}// 非递归实现template<class ElemType>void MPass(ElemType data[], ElemType tmpArr[], int n, int mergeLength){ int i = 0; while (i <= n - 2 * mergeLength) { Merge(data, tmpArr, i, i + mergeLength, i + 2 * mergeLength - 1); i = i + 2 * mergeLength; } if (i + mergeLength < n) Merge(data, tmpArr, i, i + mergeLength, n - 1);}template<class ElemType>void MergeSortNonRecursion(ElemType data[], int n){ int mergeLength = 1; ElemType* pArr = NULL; pArr = new ElemType[n]; while (mergeLength < n) { MPass(data, pArr, n, mergeLength); mergeLength *= 2; } delete[] pArr;}// 简单选择排序template<class ElemType>void SelectionSort(ElemType data[], int n){ int i, j, min; for (i = 0; i < n; i++) { min = i; for (j = i + 1; j < n; j++) { if ( data[j] < data[min]) min = j; } Swap(data[i],data[min]); }}// 堆排序// i为指定元素在数组中的下标// 返回指定结点的左孩子在数组中的下标inline int LeftChild(int i){ return 2 * i + 1;}template<class ElemType>void HeapAdjust(ElemType data[], int i, int n){ ElemType tmp; int child; for ( tmp = data[i]; LeftChild(i) < n; i = child) { child = LeftChild(i); if (child != n - 1 && data[child + 1] > data[child]) // 取较大的孩子结点 child++; if (tmp < data[child]) data[i] = data[child]; else break; } data[i] = tmp;}template<class ElemType>void HeapSort(ElemType data[], int n){ int i; for (i = n/2; i >= 0; i--) // 建堆 HeapAdjust(data, i, n); for (i = n - 1; i > 0; i--) // 将堆的根结点与最后的一个叶结点交换,并进行调整 { Swap(data[0],data[i]); HeapAdjust(data, 0, i); }}// 用数组实现的基数排序void RadixSort(int data[], int n){ const int radix = 10; const int digits = 10; int i,j,k,factor; queue<int> queues[radix]; for ( i = 0,factor = 1; i < digits; i++,factor *= radix) { for ( j = 0; j < n; j++) queues[(data[j]/factor)%radix].push(data[j]); // 分配 for ( k = j = 0; j < radix; j++,k++) // 收集 while (!queues[j].empty()) { data[k] = queues[j].front(); queues[j].pop(); } }}// 分配void SLList::Distribute(int front[], int rear[], int digit){ int i, index; for (i = 0; i < RADIX; i++) front[i] = 0; for (i = data[0].next; i > 0; i = data[i].next) { index = data[i].key[digit]; if (front[index] == 0) front[index] = i; else data[rear[index]].next = i; rear[index] = i; }}// 收集void SLList::Collection(int front[], int rear[], int digit){ int i, current; for (i = 0; front[i] == 0; i++); // 找到第一个非空子表 data[0].next = front[i]; // 头结点指向第一个非空子表中第一个结点 current = rear[i++]; for (; i < RADIX; i++) { if (front[i] == 0) continue; data[current].next = front[i]; // 链接两个非空子表 current = rear[i]; } data[current].next = 0;}// 用SLList实现的基数排序void SLList::RadixSort(){ int i; int front[RADIX],rear[RADIX]; // 从最低位优先依次对各关键字进行分配收集 for ( i = 0; i < DIGITS; i++) { Distribute(front, rear, i); Collection(front, rear, i); }}SLList::~SLList(){ delete[] data; length = 0;}void SLList::Init(int arr[], int n){ length = n + 1; if (data != NULL) delete[] data; data = new Node[n + 1]; data[0].next = 1; for ( int i = 1; i <= n; i++) { int value = data[i].info = arr[i - 1]; for (int j = 0; j < 10; j++) { data[i].key[j] = value % 10;// + '0'; value /= 10; } data[i].next = i + 1; } data[n].next = 0;}// 根据链表中各结点的指针值调整元素位置，使得SLList中元素按关键字正序排列void SLList::Arrange(){ int i, tmp; int current = data[0].next; // current存放第一个元素的当前位置 for (i = 1; i < length; i++) { while (current < i) // 找到第i个元素，并用current存放其在静态链表中当前位置 current = data[current].next; tmp = data[current].next; if (current != i) { Swap(data[current], data[i]); // 第i个元素调整到位 data[i].next = current; // 指向被移走的元素 } current = tmp; // 为找第i + 1个元素做准备 }}ostream& operator<<(ostream& os,SLList &s){ for (int i = 1; i < s.length; i++) cout << s.data[i].info << " "; os << endl; return os;}#endif 1 0
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