五种排序的思想及其基本实现

五种排序的思想及其基本实现

1. 简介:
   这两天重学了冒泡排序、插入排序、选择排序、归并排序、快速排序，这五种排序，现就学到知识做以总结，我的代码风格有所变化，注释不仅成块出现，而且用了英语，语句中的空白运用也有所变化。

2. 算法分析
 a. 冒泡排序
    在序列中从左到右比较相邻的两个元素，若右边元素小于左边元素则交换(从小到大);
    依次遍历比较至指定的位置(冒泡点)，同步将最大元素交换至冒泡点,完成一次冒泡;
    冒泡点的顺序是从第n个元素位置到第2个元素位置。

    伪算法
     1> loop( 由大到小遍历冒泡点 [1..n], p )
     2>        loop( 遍历冒泡点前的元素 [0..p] )
     3>            比较当前元素与下一元素的大小，若当前元素大于下一元素则交换
 
 b. 插入排序
    将原序列划分为'有序序列'与'无序序列'两个序列;
    遍历无序序列,取出当前元素,插入至有序序列中;
    当无序原数组遍历完成时，插入排序完成。

    伪算法
    1> 将原序列分为两个序列，'有序序列'仅含第一个元素，'无序序列'包含剩下的元素。
    2> loop( 遍历无序序列，取出当前元素[1..n], p )
    3>        loop( 遍历有序序列，确定插入点[0..p] )
    4>        移动有序数组中数据，为有序序列开辟空间
    5>        复制入数据

 c. 选择排序
    将原序列划分为'有序序列'与'无序序列'两个序列;
    在无序序列中找到最小(从小到大排序)的元素, 将其追加到有序序列中, 并在无序序列中删除该元素。
    当无序序列为空时，选择排序完成。

    伪算法
    1> 将原序列分为两个序列，'有序序列'为空，'无序序列'为原序列。
    2> loop( 无序序列不为空 )
    3>        loop( 遍历无序序列，取出最小元素 )
    4>            取出当前最小元素，交换至有序序列尾

 d. 归并排序
    将有n个元素序列的排序问题,划分为2个有n/2个元素序列的排序问题, 再有序连接这2个序列;
    再将其划分为4个有n/4个元素序列的排序问题, 再有序连接这4个序列;
    ......
    最终划分成有n/2个有2个元素序列的排序问题, 再有序连接这n/2个序列;
    排序完成

    伪算法
    1> 把n个元素分为两个长度为n/2的元素数组。
    2> 归并排序前n/2个元素。
    3> 归并排序后n/2个元素。
    4> 将两个排好序的逻辑数组合并成一个有序数组。

 e. 快速排序
    确定一个元素在序列中的有序位置,使其作为分割点，让其左边序列小于它，让其右边序列大于它;
    再将左右序列分别取有序分割点，将原序列分成四个序列;
    ......
    最终将n个元素的序列分成,n个序列，确定n-1个有序分割点;

    排序完成。

    伪算法
    1> 将第一个元素在序列中的位置确定。
    2> 快速排序该位置前面的序列。

    3> 快速排序该位置后面的序列。

3. 程序实现

/* * 五种排序思维基本实现 * */# include <stdio.h># define LEN 10/* 冒泡排序 * */void bubble_sort( int *base, int len );/* 插入排序 * */void insert_sort( int *base, int len );/* 选择排序 * */void select_sort( int *base, int len );/* 归并排序 * */void merger_sort( int *base, int start, int end );/* 快速排序 * */void  quick_sort( int *base, int start, int end );int main( void ){void print( int *base, int len );int tmp[LEN] = { 55, 32, -1, -12, 15, 4, 7, 0, 15, 40 };//bubble_sort( tmp, LEN );//insert_sort( tmp, LEN );//select_sort( tmp, LEN );//merger_sort( tmp, 0, LEN - 1 );quick_sort( tmp, 0, LEN - 1 );print( tmp, LEN );return 0; }/* * function: print the valuse arr * */void print( int *base, int len ){while (len-- > 0)printf( "%5d", *base++ );printf( "\n" );return;}/* function bubble * */voidbubble_sort( int *base, int len ){int i, j, tmp;    /* 1. Find the current bubble point  *    first: len - 1 seat *    last:  1 seat *    0 seat cannot bubble * * 2. Bubble by some method * */for (i = len -1; i > 0; i--)for (j = 0; j < i; j++)if (base[j] > base[j+1]){tmp = base[j];base[j] = base[j+1];base[j+1] = tmp;}return;}/* function insert; * */voidinsert_sort( int *base, int len ){int i, j, tmp;for (i = 1; i < len; i++){j = i - 1;tmp = base[i];/* * Find insert point and move the array values  * Base[j+1] are always a logical empty element  * */while (j >= 0 && tmp < base[j])base[j+1] = base[j--];base[j+1] = tmp;}return;}/* function select * */void select_sort( int *base, int len ){int i, j, tmp;/* Used current element compare's with others * Select the min value write's in the current element  * */for (i = 0; i < len - 1; i++){for (j = i + 1; j < len; j++)if (base[i] > base[j]){tmp = base[i];base[i] = base[j];base[j] = tmp;}//printf( "NO.%d  select the min value is %3d , arr is  ", i, base[i] );//print( base, len );}return;}/* function merger * */voidmerger_sort( int *base, int start, int end ){void merger( int *base, int start, int mid, int end );void print_sub( int *base, int start, int end );if (start < end){/* Divide */int mid = ( start + end ) / 2;//printf( "Sort: ( %d - %d ) AND ( %d - %d )", start, mid, mid+1, end );//print_sub( base, start, end );/* Conguer */merger_sort( base, start, mid );merger_sort( base, mid + 1, end );/* combine */merger( base, start, mid, end);//printf( "merger: ( %d - %d ) AND ( %d - %d )", start, mid, mid+1, end );//print_sub( base, start, end );}}/* sub function to merger_sort  * */voidmerger( int *base, int start, int mid, int end ){/* cnt1 is left lenght, cnt2 is right length */int cnt1 = mid - start + 1;int cnt2 = end - mid;int left[LEN], right[LEN];int i,j,k;/* Copy data from base array to left and right array  * */for ( i = 0, k = start; i < cnt1; i++, k++ )left[i] = base[k];for ( i = 0, k = mid + 1; i < cnt2; i++, k++ )right[i] = base[k];/* Compare left and right array's data, the smaller insert to base array * */for (i = 0, j = 0, k = start; i < cnt1 && j < cnt2; k++)if (left[i] <= right[j])base[k] = left[i++];elsebase[k] = right[j++];/* left[] is not exhausted*/while (i < cnt1)base[k++] = left[i++];/* right[] is not exhausted*/while (j < cnt2)base[k++] = right[j++];return;}/* function: used start and end columns, printf a sub array from a array. * */void print_sub( int *base, int start, int end ){int i;for (i = start; i != end + 1; i++)printf( "%3d", base[i]);printf( "\n" );return;}/* function quick * */voidquick_sort( int *base, int start, int end ){void print_sub( int *base, int start, int end );if (end > start){int partition( int *base, int start, int end );/* After find partition point, partition base array  */int pos = partition( base, start, end );//printf( "the partition value is : ( %d ) ", base[pos] );//printf( "sort(%3d,%3d) AND (%3d,%3d) \n", start, pos-1, pos+1, end );quick_sort( base, start, pos - 1  );quick_sort( base, pos + 1, end );}}/* sub function to quick_sort * */intpartition( int *base, int start, int end ){int tmp = base[start];while (end > start){/*  first right */while (end > start)if( base[end] < tmp ) {base[start++] = base[end];break;} elseend--;/*second left */while (end > start)if (base[start] > tmp) {base[end--] = base[start];break;}elsestart++;}base[end] = tmp;return end;}

                                  Writer:  Anden       Email:  [e-mail]      Time:  2016.04.26