排序算法是计算机科学中的一个经典问题,常被用于面试或者课程作业中。下面介绍常见的几种排序算法及其实际举例。
冒泡排序(Bubble Sort)
冒泡排序是一种基础的排序算法,它的原理是从数组的第一个元素开始,依次比较相邻的两个元素,如果前面的元素比后面的元素大,则交换它们的位置。这样一趟下来,最大的元素就会被交换到数组的最后一个位置,然后再从第一个元素开始重复这个过程,直到整个数组排序完成。
以下是冒泡排序的C语言代码实现:
void bubbleSort(int arr[], int n) {
int i, j;
for (i = 0; i < n-1; i++) {
for (j = 0; j < n-i-1; j++) {
if (arr[j] > arr[j+1]) {
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j+1];
arr[j+1] = temp;
}
}
}
}
选择排序(Selection Sort)
选择排序也是一种基础的排序算法,它的原理是从数组中找到最小的元素,然后将它和数组的第一个元素交换位置。然后在剩下的元素中找到最小的元素,将它和数组的第二个元素交换位置。以此类推,直到整个数组排序完成。
以下是选择排序的C语言代码实现:
void selectionSort(int arr[], int n) {
int i, j, min_idx;
for (i = 0; i < n-1; i++) {
min_idx = i;
for (j = i+1; j < n; j++) {
if (arr[j] < arr[min_idx]) {
min_idx = j;
}
}
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[min_idx];
arr[min_idx] = temp;
}
}
插入排序(Insertion Sort)
插入排序的原理是将数组分为已排序的和未排序的两个部分,然后将未排序的元素一个一个插入到已排序的部分中,直到整个数组排序完成。
以下是插入排序的C语言代码实现:
void insertionSort(int arr[], int n) {
int i, j, key;
for (i = 1; i < n; i++) {
key = arr[i];
j = i - 1;
while (j >= 0 && arr[j] > key) {
arr[j+1] = arr[j];
j = j - 1;
}
arr[j+1] = key;
}
}
快速排序(Quick Sort)
快速排序是一种高效的排序算法,它的原理是选取一个基准元素,然后将数组中小于基准元素的元素放在基准元素的左边,大于基准元素的元素放在基准元素的右边。然后对左右两个部分分别递归地进行快速排序,直到整个数组排序完成。
以下是快速排序的C语言代码实现:
void quickSort(int arr[], int low, int high) {
if (low < high) {
int pi = partition(arr, low, high);
quickSort(arr, low, pi-1);
quickSort(arr, pi+1, high);
}
}
int partition(int arr[], int low, int high) {
int pivot = arr[high];
int i = low - 1;
for (int j = low; j < high; j++) {
if (arr[j] < pivot) {
i++;
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
}
}
int temp = arr[i+1];
arr[i+1] = arr[high];
arr[high] = temp;
return i+1;
}
希尔排序(Shell Sort)
希尔排序是一种高效的排序算法,它是插入排序的改进版。它的原理是将数组中相隔一定间隔的元素分为一组,对每组进行插入排序,然后逐渐减小间隔,重复上述过程,直到间隔为1,也就是插入排序。希尔排序的时间复杂度为O(n2)或O(n3/2),具体取决于间隔序列的选择。
以下是希尔排序的C语言代码实现:
void shellSort(int arr[], int n) {
int i, j, gap;
for (gap = n/2; gap > 0; gap /= 2) {
for (i = gap; i < n; i++) {
int temp = arr[i];
for (j = i; j >= gap && arr[j-gap] > temp; j -= gap) {
arr[j] = arr[j-gap];
}
arr[j] = temp;
}
}
}
归并排序(Merge Sort)
归并排序是一种高效的排序算法,它的原理是将数组递归地分成两个子数组,然后将两个子数组分别排序,最后将它们合并成一个有序的数组。归并排序的时间复杂度为O(nlogn)。
以下是归并排序的C语言代码实现:
void mergeSort(int arr[], int l, int r) {
if (l < r) {
int m = l + (r-l)/2;
mergeSort(arr, l, m);
mergeSort(arr, m+1, r);
merge(arr, l, m, r);
}
}
void merge(int arr[], int l, int m, int r) {
int i, j, k;
int n1 = m - l + 1;
int n2 = r - m;
int L[n1], R[n2];
for (i = 0; i < n1; i++) {
L[i] = arr[l+i];
}
for (j = 0; j < n2; j++) {
R[j] = arr[m+1+j];
}
i = 0;
j = 0;
k = l;
while (i < n1 && j < n2) {
if (L[i] <= R[j]) {
arr[k] = L[i];
i++;
} else {
arr[k] = R[j];
j++;
}
k++;
}
while (i < n1) {
arr[k] = L[i];
i++;
k++;
}
while (j < n2) {
arr[k] = R[j];
j++;
k++;
}
}