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C語言常用排序全解

編輯:關於C語言

  1、穩定排序和非穩定排序

  簡單地說就是所有相等的數經過某種排序方法後,仍能保持它們在排序之前的相對次序,我們就

  說這種排序方法是穩定的。反之,就是非穩定的。

  比如:一組數排序前是a1,a2,a3,a4,a5,其中a2=a4,經過某種排序後為a1,a2,a4,a3,a5,

  則我們說這種排序是穩定的,因為a2排序前在a4的前面,排序後它還是在a4的前面。假如變成a1,a4,

  a2,a3,a5就不是穩定的了。

  2、內排序和外排序

  在排序過程中,所有需要排序的數都在內存,並在內存中調整它們的存儲順序,稱為內排序;

  在排序過程中,只有部分數被調入內存,並借助內存調整數在外存中的存放順序排序方法稱為外排序。

  3、算法的時間復雜度和空間復雜度

  所謂算法的時間復雜度,是指執行算法所需要的計算工作量。

  一個算法的空間復雜度,一般是指執行這個算法所需要的內存空間。

  ======================================================

  */

  /*

  ================================================

  功能:選擇排序

  輸入:數組名稱(也就是數組首地址)、數組中元素個數

  ================================================

  */

  /*

  ====================================================

  算法思想簡單描述:

  在要排序的一組數中,選出最小的一個數與第一個位置的數交換;然後在剩下的數當中再找最小的與第二個位置的數交換,如此循環到倒數第二個數和最後一個數比較為止。

  選擇排序是不穩定的。算法復雜度O(n2)--[n的平方]

  =====================================================

  */

  void select_sort(int *x, int n)

  {

  int i, j, min, t;

  for (i=0; i<n-1; i++) /*要選擇的次數:0~n-2共n-1次*/

  {

  min = i; /*假設當前下標為i的數最小,比較後再調整*/

  for (j=i+1; j<n; j++)/*循環找出最小的數的下標是哪個*/

  {

  if (*(x+j) < *(x+min))

  {

  min = j; /*如果後面的數比前面的小,則記下它的下標*/

  }

  }

  if (min != i) /*如果min在循環中改變了,就需要交換數據*/

  {

  t = *(x+i);

  *(x+i) = *(x+min);

  *(x+min) = t;

  }

  }

  }

  /*

  ================================================

  功能:直接插入排序

  輸入:數組名稱(也就是數組首地址)、數組中元素個數

  ================================================

  */

  /*

  ====================================================

  算法思想簡單描述:

  在要排序的一組數中,假設前面(n-1) [n>=2] 個數已經是排好順序的,現在要把第n個數插到前面的有序數中,使得這n個數也是排好順序的。如此反復循環,直到全部排好順序。

  直接插入排序是穩定的。算法時間復雜度O(n2)--[n的平方]

  =====================================================

  */

  void insert_sort(int *x, int n)

  {

  int i, j, t;

  for (i=1; i<n; i++) /*要選擇的次數:1~n-1共n-1次*/

  {

  /*

  暫存下標為i的數。注意:下標從1開始,原因就是開始時

  第一個數即下標為0的數,前面沒有任何數,單單一個,認為

  它是排好順序的。

  */

  t=*(x+i);

  for (j=i-1; j>=0 && t<*(x+j); j--) /*注意:j=i-1,j--,這裡就是下標為i的數,在它前面有序列中找插入位置。*/

  {

  *(x+j+1) = *(x+j); /*如果滿足條件就往後挪。最壞的情況就是t比下標為0的數都小,它要放在最前面,j==-1,退出循環*/

  }

  *(x+j+1) = t; /*找到下標為i的數的放置位置*/

  }

  }

  /*

  ================================================

  功能:冒泡排序

  輸入:數組名稱(也就是數組首地址)、數組中元素個數

  ================================================

  */

  /*

  ====================================================

  算法思想簡單描述:

  在要排序的一組數中,對當前還未排好序的范圍內的全部數,自上而下對相鄰的兩個數依次進行比較和調整,讓較大的數往下沉,較小的往上冒。即:每當兩相鄰的數比較後發現它們的排序與排序要求相反時,就將它們互換。

  下面是一種改進的冒泡算法,它記錄了每一遍掃描後最後下沉數的位置k,這樣可以減少外層循環掃描的次數。

  冒泡排序是穩定的。算法時間復雜度O(n2)--[n的平方]

  =====================================================

  */

  void bubble_sort(int *x, int n)

  {

  int j, k, h, t;

  for (h=n-1; h>0; h=k) /*循環到沒有比較范圍*/

  {

  for (j=0, k=0; j<h; j++) /*每次預置k=0,循環掃描後更新k*/

  {

  if (*(x+j) > *(x+j+1)) /*大的放在後面,小的放到前面*/

  {

  t = *(x+j);

  *(x+j) = *(x+j+1);

  *(x+j+1) = t; /*完成交換*/

  k = j; /*保存最後下沉的位置。這樣k後面的都是排序排好了的。*/

  }

  }

  }

  }

  /*

  ================================================

  功能:希爾排序

  輸入:數組名稱(也就是數組首地址)、數組中元素個數

  ================================================

  */

  /*

  ====================================================

  算法思想簡單描述:

  在直接插入排序算法中,每次插入一個數,使有序序列只增加1個節點,並且對插入下一個數沒有提供任何幫助。如果比較相隔較遠距離(稱為增量)的數,使得數移動時能跨過多個元素,則進行一次比較就可能消除多個元素交換。D.L.shell於1959年在以他名字命名的排序算法中實現了這一思想。算法先將要排序的一組數按某個增量d分成若干組,每組中記錄的下標相差d.對每組中全部元素進行排序,然後再用一個較小的增量對它進行,在每組中再進行排序。當增量減到1時,整個要排序的數被分成一組,排序完成。

  下面的函數是一個希爾排序算法的一個實現,初次取序列的一半為增量,

  以後每次減半,直到增量為1。

  希爾排序是不穩定的。

  =====================================================

  */

  void shell_sort(int *x, int n)

  {

  int h, j, k, t;

  for (h=n/2; h>0; h=h/2) /*控制增量*/

  {

  for (j=h; j<n; j++) /*這個實際上就是上面的直接插入排序*/

  {

  t = *(x+j);

  for (k=j-h; (k>=0 && t<*(x+k)); k-=h)

  {

  *(x+k+h) = *(x+k);

  }

  *(x+k+h) = t;

  }

  }

  }

  /*

  ================================================

  功能:快速排序

  輸入:數組名稱(也就是數組首地址)、數組中起止元素的下標

  ================================================

  */

  /*

  ====================================================

  算法思想簡單描述:

  快速排序是對冒泡排序的一種本質改進。它的基本思想是通過一趟掃描後,使得排序序列的長度能大幅度地減少。在冒泡排序中,一次掃描只能確保最大數值的數移到正確位置,而待排序序列的長度可能只減少1。快速排序通過一趟掃描,就能確保某個數(以它為基准點吧)的左邊各數都比它小,右邊各數都比它大。然後又用同樣的方法處理它左右兩邊的數,直到基准點的左右只有一個元素為止。它是由C.A.R.Hoare於1962年提出的。

  顯然快速排序可以用遞歸實現,當然也可以用棧化解遞歸實現。下面的函數是用遞歸實現的,有興趣的朋友可以改成非遞歸的。

  快速排序是不穩定的。最理想情況算法時間復雜度O(nlog2n),最壞O(n2)

  =====================================================

  */

  void quick_sort(int *x, int low, int high)

  {

  int i, j, t;

  if (low < high) /*要排序的元素起止下標,保證小的放在左邊,大的放在右邊。這裡以下標為low的元素為基准點*/

  {

  i = low;

  j = high;

  t = *(x+low); /*暫存基准點的數*/

  while (i<j) /*循環掃描*/

  {

  while (i<j && *(x+j)>t) /*在右邊的只要比

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