C 排序算法-编程知识

冒泡排序

冒泡排序（英语：Bubble Sort）是一种简单的排序算法。它重复地走访过要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序（如从大到小、首字母从A到Z）错误就把他们交换过来。

过程演示：
在这里插入图片描述

#include <stdio.h>
void bubble_sort(int arr[], int len) {int i, j, temp;for (i = 0; i < len - 1; i++)for (j = 0; j < len - 1 - i; j++)if (arr[j] > arr[j + 1]) {temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;}
}
int main() {int arr[] = { 22, 34, 3, 32, 82, 55, 89, 50, 37, 5, 64, 35, 9, 70 };int len = (int) sizeof(arr) / sizeof(*arr);bubble_sort(arr, len);int i;for (i = 0; i < len; i++)printf("%d ", arr[i]);return 0;
}

选择排序

选择排序（Selection sort）是一种简单直观的排序算法。它的工作原理如下。首先在未排序序列中找到最小（大）元素，存放到排序序列的起始位置，然后，再从剩余未排序元素中继续寻找最小（大）元素，然后放到已排序序列的末尾。以此类推，直到所有元素均排序完毕。

过程演示：
请添加图片描述

void selection_sort(int a[], int len) 
{int i,j,temp;for (i = 0 ; i < len - 1 ; i++) {int min = i;                  // 记录最小值，第一个元素默认最小for (j = i + 1; j < len; j++)     // 访问未排序的元素{if (a[j] < a[min])    // 找到目前最小值{min = j;    // 记录最小值}}if(min != i){temp=a[min];  // 交换两个变量a[min]=a[i];a[i]=temp;}/* swap(&a[min], &a[i]);  */   // 使用自定义函数交換}
}/*
void swap(int *a,int *b) // 交换两个变量
{int temp = *a;*a = *b;*b = temp;
}
*/

插入排序

插入排序（英语：Insertion Sort）是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是通过构建有序序列，对于未排序数据，在已排序序列中从后向前扫描，找到相应位置并插入。插入排序在实现上，通常采用in-place排序（即只需用到 {\displaystyle O(1)} {\displaystyle O(1)}的额外空间的排序），因而在从后向前扫描过程中，需要反复把已排序元素逐步向后

挪位，为最新元素提供插入空间。
过程演示：
请添加图片描述

void insertion_sort(int arr[], int len){int i,j,temp;for (i=1;i<len;i++){temp = arr[i];for (j=i;j>0 && arr[j-1]>temp;j--)arr[j] = arr[j-1];arr[j] = temp;}
}

希尔排序

希尔排序，也称递减增量排序算法，是插入排序的一种更高效的改进版本。希尔排序是非稳定排序算法。

希尔排序是基于插入排序的以下两点性质而提出改进方法的：

插入排序在对几乎已经排好序的数据操作时，效率高，即可以达到线性排序的效率
但插入排序一般来说是低效的，因为插入排序每次只能将数据移动一位

过程演示：
请添加图片描述

void shell_sort(int arr[], int len) {int gap, i, j;int temp;for (gap = len >> 1; gap > 0; gap = gap >> 1)for (i = gap; i < len; i++) {temp = arr[i];for (j = i - gap; j >= 0 && arr[j] > temp; j -= gap)arr[j + gap] = arr[j];arr[j + gap] = temp;}
}

归并排序

把数据分为两段，从两段中逐个选最小的元素移入新数据段的末尾。

可从上到下或从下到上进行。

过程演示：
请添加图片描述

迭代法

int min(int x, int y) {return x < y ? x : y;
}
void merge_sort(int arr[], int len) {int* a = arr;int* b = (int*) malloc(len * sizeof(int));int seg, start;for (seg = 1; seg < len; seg += seg) {for (start = 0; start < len; start += seg + seg) {int low = start, mid = min(start + seg, len), high = min(start + seg + seg, len);int k = low;int start1 = low, end1 = mid;int start2 = mid, end2 = high;while (start1 < end1 && start2 < end2)b[k++] = a[start1] < a[start2] ? a[start1++] : a[start2++];while (start1 < end1)b[k++] = a[start1++];while (start2 < end2)b[k++] = a[start2++];}int* temp = a;a = b;b = temp;}if (a != arr) {int i;for (i = 0; i < len; i++)b[i] = a[i];b = a;}free(b);
}

递归法

void merge_sort_recursive(int arr[], int reg[], int start, int end) {if (start >= end)return;int len = end - start, mid = (len >> 1) + start;int start1 = start, end1 = mid;int start2 = mid + 1, end2 = end;merge_sort_recursive(arr, reg, start1, end1);merge_sort_recursive(arr, reg, start2, end2);int k = start;while (start1 <= end1 && start2 <= end2)reg[k++] = arr[start1] < arr[start2] ? arr[start1++] : arr[start2++];while (start1 <= end1)reg[k++] = arr[start1++];while (start2 <= end2)reg[k++] = arr[start2++];for (k = start; k <= end; k++)arr[k] = reg[k];
}
void merge_sort(int arr[], const int len) {int reg[len];merge_sort_recursive(arr, reg, 0, len - 1);
}

快速排序

在区间中随机挑选一个元素作基准，将小于基准的元素放在基准之前，大于基准的元素放在基准之后，再分别对小数区与大数区进行排序。

过程演示：
请添加图片描述

迭代法

typedef struct _Range {int start, end;
} Range;
Range new_Range(int s, int e) {Range r;r.start = s;r.end = e;return r;
}
void swap(int *x, int *y) {int t = *x;*x = *y;*y = t;
}
void quick_sort(int arr[], const int len) {if (len <= 0)return; Range r[len];int p = 0;r[p++] = new_Range(0, len - 1);while (p) {Range range = r[--p];if (range.start >= range.end)continue;int mid = arr[(range.start + range.end) / 2]; int left = range.start, right = range.end;do{while (arr[left] < mid) ++left;  while (arr[right] > mid) --right;if (left <= right){swap(&arr[left],&arr[right]);left++;right--;              }} while (left <= right);if (range.start < right) r[p++] = new_Range(range.start, right);if (range.end > left) r[p++] = new_Range(left, range.end);}
}

递归法

void swap(int *x, int *y) {int t = *x;*x = *y;*y = t;
}
void quick_sort_recursive(int arr[], int start, int end) {if (start >= end)return;int mid = arr[end];int left = start, right = end - 1;while (left < right) {while (arr[left] < mid && left < right)left++;while (arr[right] >= mid && left < right)right--;swap(&arr[left], &arr[right]);}if (arr[left] >= arr[end])swap(&arr[left], &arr[end]);elseleft++;if (left)quick_sort_recursive(arr, start, left - 1);quick_sort_recursive(arr, left + 1, end);
}
void quick_sort(int arr[], int len) {quick_sort_recursive(arr, 0, len - 1);
}