8大排序算法C语言实现

jopen 5年前

常见经典排序算法  1.希尔排序  2.二分插入法  3.直接插入法  4.带哨兵的直接排序法  5.冒泡排序  6.选择排序  7.快速排序  8.堆排序        一.希尔(Shell)排序法(又称宿小增量排序,是1959年由D.L.Shell提出来的)     /* Shell 排序法 */  #include <stdio.h>     void sort(int v[],int n)  {       int gap,i,j,temp;       for(gap=n/2;gap>0;gap /= 2) /* 设置排序的步长,步长gap每次减半,直到减到1 */       {            for(i=gap;i<n;i++)  /* 定位到每一个元素 */            {                 for(j=i-gap;(j >= 0) && (v[j] > v[j+gap]);j -= gap ) /* 比较相距gap远的两个元素的大小,根据排序方向决定如何调换 */                 {                  temp=v[j];                  v[j]=v[j+gap];                  v[j+gap]=temp;                 }            }       }  }                     二.二分插入法     /* 二分插入法 */  void HalfInsertSort(int a[], int len)  {       int i, j,temp;       int low, high, mid;       for (i=1; i<len; i++)       {            temp = a[i];/* 保存但前元素 */            low = 0;            high = i-1;            while (low <= high) /* 在a[low...high]中折半查找有序插入的位置 */            {                 mid = (low + high) / 2; /* 找到中间元素 */                 if (a[mid] > temp)  /* 如果中间元素比但前元素大,当前元素要插入到中间元素的左侧 */                 {                  high = mid-1;                 }                 else    /* 如果中间元素比当前元素小,但前元素要插入到中间元素的右侧 */                 {                  low = mid+1;                 }            }       /* 找到当前元素的位置,在low和high之间 */            for (j=i-1; j>high; j--)/* 元素后移 */            {             a[j+1] = a[j];            }            a[high+1] = temp; /* 插入 */       }  }            三.直接插入法     /*直接插入法*/     void InsertionSort(int input[],int len)   {       int i,j,temp;       for (i = 1; i < len; i++)        {            temp = input[i];  /* 操作当前元素,先保存在其它变量中 */            for (j = i - 1;j>-1&&input[j] > temp ; j--) /* 从当前元素的上一个元素开始查找合适的位置 */            {                 input[j + 1] = input[j]; /* 一边找一边移动元素 */                 input[j] = temp;            }       }  }            四.带哨兵的直接排序法      /**       * 带哨兵的直接插入排序,数组的第一个元素不用于存储有效数据       * 将input[0]作为哨兵,可以避免判定input[j]中,数组是否越界       * 因为在j--的过程中,当j减小到0时,变成了input[0]与input[0]       * 自身进行比较,很明显这个时候说明位置i之前的数字都比input[i]小       * 位置i上的数字不需要移动,直接进入下一轮的插入比较。       *       */  void InsertionSortWithPiquet(int input[],int len)   {       int i,j;       for (i = 2; i < len; i++)  /* 保证数组input第一元素的存储数据无效,从第二个数据开始与它前面的元素比较 */       {            input[0] = input[i];            for (j = i - 1; input[j] > input[0] ; j--)             {                 input[j + 1] = input[j];                 input[j] = input[0]; /* input[j]一直都是排序的元素中最大的那一个 */            }       }  }            五.冒泡法     /* 冒泡排序法 */  void Bublesort(int a[],int n)  {       int i,j,k;       for(j=0;j<n;j++)   /* 气泡法要排序n次*/       {            for(i=0;i<n-j;i++)  /* 值比较大的元素沉下去后,只把剩下的元素中的最大值再沉下去就可以啦 */            {                 if(a[i]>a[i+1])  /* 把值比较大的元素沉到底 */                 {                      k=a[i];                      a[i]=a[i+1];                      a[i+1]=k;                 }            }       }  }            六.选择排序法      /* 算法原理:首先以一个元素为基准,从一个方向开始扫描,   * 比如从左至右扫描,以A[0]为基准。接下来从A[0]...A[9]   * 中找出最小的元素,将其与A[0]交换。然后将基准位置右   * 移一位,重复上面的动作,比如,以A[1]为基准,找出   * A[1]~A[9]中最小的,将其与A[1]交换。一直进行到基准位   * 置移到数组最后一个元素时排序结束(此时基准左边所有元素   * 均递增有序,而基准为最后一个元素,故完成排序)。   */  void Selectsort(int A[],int n)   {       int i,j,min,temp;        for(i=0;i<n;i++)        {            min=i;             for(j=i+1;j<=n;j++)  /* 从j往前的数据都是排好的,所以从j开始往下找剩下的元素中最小的 */            {                 if(A[min]>A[j])  /* 把剩下元素中最小的那个放到A[i]中 */                 {                  temp=A[i];                   A[i]=A[j];                   A[j]=temp;                 }            }      }   }            七.快速排序     /* 快速排序(quick sort)。在这种方法中,   * n 个元素被分成三段(组):左段left,   * 右段right和中段middle。中段   * 仅包含一个元素。左段中各元素都小于等   * 于中段元素,右段中各元素都大于等于中   * 段元素。因此left和right中的元   * 素可以独立排序,并且不必对left和   * right的排序结果进行合并。   * 使用快速排序方法对a[0:n-1]排序   * 从a[0:n-1]中选择一个元素作为middle,   * 该元素为支点把余下的元素分割为两段left   * 和right,使得left中的元素都小于   * 等于支点,而right 中的元素都大于等于支点   * 递归地使用快速排序方法对left 进行排序   * 递归地使用快速排序方法对right 进行排序   * 所得结果为left+middle+right   */     void Quick_sort(int data[],int low,int high)   {   int mid;    if(low<high)    {    mid=Partition(data,low,high);     Quick_sort(data,low,mid-1); /* 递归调用 */    Quick_sort(data,mid+1,high);   }   }  /* 要注意看清楚下面的数据之间是如何替换的,   * 首先选一个中间值,就是第一个元素data[low],   * 然后从该元素的最右侧开始找到比它小的元素,把   * 该元素复制到它中间值原来的位置(data[low]=data[high]),   * 然后从该元素的最左侧开始找到比它大的元素,把   * 该元素复制到上边刚刚找到的那个元素的位置(data[high]=data[low]),   * 最后将这个刚空出来的位置装入中间值(data[low]=data[0]),   * 这样一来比mid大的都会跑到mid的右侧,小于mid的会在左侧,   * 最后一行,返回的low是中间元素的位置,左右分别递归就可以排好序了。   */  int Partition(int data[],int low,int high)   {   int mid;       data[0]=data[low];   mid=data[low];    while(low < high)    {    while((low < high) && (data[high] >= mid))    {     --high;    }    data[low]=data[high]; /* 从high的位置开始往low的方向找,找到比data[low]小的元素,存到data[low]中 */         while((low < high) && (data[low] < mid)) /* 新得到的data[low]肯定小于原来的data[low]即mid */    {     ++low;    }    data[high]=data[low];  /* 从low的位置开始往high的方向找,找到比data[high]大的元素,存在data[high]中 */   }   data[low]=data[0];    /* 把low的新位置存上原来的data[low]的数据 */   return low;     /* 递归时,把它做为右侧元素的low */  }                八.堆排序     /**************************************************************   * 堆的定义 n 个元素的序列 {k1,k2,...,kn}当且仅当满足下列关系时,   * 称为堆:   * ki<=k2i     ki<=k2i+1     (i=1,2,...,n/2)   * 或   * ki>=k2i     ki>=k2i+1     (i=1,2,...,n/2)   * 堆排序思路:   * 建立在树形选择排序基础上;   * 将待排序列建成堆(初始堆生成)后,序列的第一个元素(堆顶元素)就一定是序列中的最大元素;   * 将其与序列的最后一个元素交换,将序列长度减一;   * 再将序列建成堆(堆调整)后,堆顶元素仍是序列中的最大元素,再次将其与序列最后一个元素交换并缩短序列长度;   * 反复此过程,直至序列长度为一,所得序列即为排序后结果。   **************************************************************/  void HeapAdjust(int data[],int s,int m) /* 排列成堆的形式 */  {        int j,rc;        rc=data[s];     /* 保存处理元素 */       for(j=2*s;j<=m;j*=2)        /* 处理父亲元素 */       {            if(j<m && data[j]<data[j+1])  ++j; /* 取较大的孩子节点 */            if(rc>data[j]) break;             data[s]=data[j];   /* 父节点比较大的孩子节点大则互换 ,保证父节点比所有子节点都大(父节点存储在前面)*/            s=j;        }       data[s]=rc;     /* 相当于data[j]=rc */  }     void Heap_sort(int data[],int long_n) /* 堆排序函数 */  {       int i,temp;        for(i=long_n/2;i>0;--i)  /* 还没有读懂这样处理的原因,希望大家不吝赐教 */       {        HeapAdjust(data,i,long_n); /* 处理后,data[i]是这个数组后半部分的最大值 */       }       for(i=long_n;i>0;--i)       {        temp=data[1];    /* 把根元素(剩下元素中最大的那个)放到结尾 ,下一次只要排剩下的数就可以啦*/        data[1]=data[i];         data[i]=temp;           HeapAdjust(data,1,i-1);       }  }