C 语言编程语法—排序算法

2023-06-15
四川
本文字数：3920 字
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一、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：

代码：


#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;}

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二、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：

代码：


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;}*/

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三、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：


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;    }}

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四、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：


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;        }}

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五、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：

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);}

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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);}

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六、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：

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; // 避免len等於負值時引發段錯誤（Segment Fault）    // r[]模擬列表,p為數量,r[p++]為push,r[--p]為pop且取得元素    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]; // 選取中間點為基準點        int left = range.start, right = range.end;        do        {            while (arr[left] < mid) ++left;   // 檢測基準點左側是否符合要求            while (arr[right] > mid) --right; //檢測基準點右側是否符合要求             if (left <= right)            {                swap(&arr[left],&arr[right]);                left++;right--;               // 移動指針以繼續            }        } 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);    }}

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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]);    else        left++;    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);}

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有种排序叫做猴子排序（Bogo Monkey）：

1、检查是否排好
2、打乱
3、检查是否排好
4、打乱
5、……

如果数据稍多的话，几乎是不可能排序好的。

排序代码：

#include <time.h>#include <stdlib.h>#include <stdbool.h>
void swap(int* x, int* y){  //交换  int temporary = *x;  *x = *y;  *y = temporary;}void randomize(int arr[], int length){  //打乱数组  for(int i = 0; i < length; i++){    srand(time(NULL)+i);//引入i增加随机性    if(rand()%2) swap(&arr[i],&arr[i+1]);  }  //printf("!");//记录打乱次数}bool isSorted(int arr[], int length){  for(int i = 0; i < length; i++) if(arr[i]>=arr[i+1]) return false;  return true;}void bogoSort(int array[], int length){  while(!isSorted(array,length)) randomize(array,length);}

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Demo：

#include <stdio.h>int main(){  int numbers[] = {20,9,233,0,-23,7,1,666,4,345,63,45,2,45};  bogoSort(numbers,14);//也可以改成更小  for(int i = 0; i < 14; i++) printf("%d,",numbers[i]);}

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原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/8985df2262f15250480c81748】。文章转载请联系作者。