C語言中的八大排序算法詳解
前言
所謂排序,就是使一串記錄,按照其中的某個(gè)或某些關(guān)鍵字的大小,遞增或遞減的排列起來的操作。
排序算法在很多領(lǐng)域得到相當(dāng)?shù)刂匾?,尤其是在大量?shù)據(jù)的處理方面,一個(gè)優(yōu)秀的算法可以節(jié)省大量的資源。
一、八大排序算法:
1.直接插入排序:
直接插入排序就是把待排序的元素逐個(gè)插入到一個(gè)已經(jīng)排好序的有序序列中,直到所有的記錄插入完為止,得到一個(gè)新的有序序列 。
實(shí)際中我們玩撲克牌時(shí),就用了插入排序的思想
動(dòng)圖演示:
那比如給我們一段序列,代碼如何實(shí)現(xiàn)呢? 我們可以把第一個(gè)元素看成有序序列(一個(gè)元素序列必然有序)進(jìn)行多次單趟插排
void InsertSort(int* arr, int size)//直接插入排序 { for (int i = 0; i < size - 1; i++) { //單趟插入排序 //基本思想:[0,end]區(qū)間值為有序 int end = i; int tmp = arr[end + 1]; while (end >= 0) { if (tmp < arr[end]) { arr[end + 1] = arr[end]; end--; } else { break;//在這里break出去再去賦值tmp是為了防止最后一次end = -1進(jìn)不來賦值 } } arr[end + 1] = tmp; } }
2.希爾排序:
希爾排序是對(duì)直接插入排序的優(yōu)化,它對(duì)序列先進(jìn)行多次預(yù)排序使之接近有序,因?yàn)樽詈蠼咏行蚴褂弥苯硬迦肱判蚍浅?臁?/p>
如圖所示:
- 當(dāng)gap越大,預(yù)排序越快,但是越不接近有序
- 當(dāng)gap越小,數(shù)據(jù)處理越慢,越接近有序
- 當(dāng)gap為1即直接插入排序
如下代碼所示:所以我們可以對(duì)gap進(jìn)行動(dòng)態(tài)改變
void ShellSort(int* arr, int size)//希爾排序 { int gap = size; //多次預(yù)排+最后一次直接插入排序 while (gap > 1) { gap = gap / 3 + 1;//控制最后一次進(jìn)來gap為1進(jìn)行直接插入排序 for (int i = 0; i < size - gap; i++) { int end = i; int tmp = arr[end + gap]; while (end >= 0) { if (tmp < arr[end]) { arr[end + gap] = arr[end]; end -= gap; } else { break; } } arr[end + gap] = tmp; } } }
3.選擇排序:
選擇排序在未排序序列中找到最?。ù螅┰?,存放到排序序列的起始位置,然后以此類推,直到所有元素均排序完畢。
動(dòng)圖演示:
我們實(shí)際可以在一次遍歷中同時(shí)找到最小和最大的值:
void SelectSort(int* arr, int size)//優(yōu)化選擇排序 { int begin = 0; int end = size - 1; while (begin < end) { int mini = begin, maxi = begin; for (int i = begin + 1; i <= end; i++) { if (arr[i] < arr[mini]) { mini = i; } if (arr[i] > arr[maxi]) { maxi = i; } } Swap(&arr[mini], &arr[begin]); //如果maxi = begin,上一步交換了begin和mini的值,會(huì)影響maxi指向的值 if (maxi == begin) { maxi = mini; } Swap(&arr[maxi], &arr[end]); begin++; end--; } }
4.堆排序:
堆排序可以看之前這篇:C語言中的二叉樹和堆詳解
5.冒泡排序:
冒泡排序也是通過遍歷比較左右值得大小,例如排升序即左值大于右值交換,最后最大值即排到最右邊。
動(dòng)圖演示:
void BubbleSort(int* arr, int size)//冒泡排序 { for (int i = 1; i < size; i++) { int flag = 0; for (int j = 0; j < size - i; j++) { if (arr[j] > arr[j + 1]) { Swap(&arr[j], &arr[j + 1]); flag++; } } if (flag == 0) { break; } } }
6.快速排序:
這邊講解的是快速排序的前后指針法:
- 首先選擇一個(gè)keyi位置,一般為序列首。
- 創(chuàng)建兩個(gè)指針,prev指向keyi,cur指向prev+1
- cur往右找小于keyi位置的值,如果找到了prev往前找大于keyi位置的值,然后交換cur和prev位置的值(注意,這里既然cur找到arr[cur]>arr[keyi],那么cur和prev之間的值必然都會(huì)大于arr[keyi])
- 最后cur走完序列,再把keyi和prev位置值交換,這樣keyi左邊都會(huì)比他小,右邊都會(huì)比他大
- 再將區(qū)間分為[begin,keyi-1],[keyi+1,end]繼續(xù)遞歸直至有序
動(dòng)圖演示:
7.歸并排序:
歸并排序?qū)⒁延行虻淖有蛄泻喜ⅲ玫酵耆行虻男蛄?;即先使每個(gè)子序列有序,再使子序列段間有序。若將兩個(gè)有序表合并成一個(gè)有序表,稱為二路歸并。
動(dòng)圖演示:
void _MergeSort(int* arr, int begin, int end, int* tmp) { if (begin >= end) { return; } //遞歸找有序區(qū)間 int mid = (end + begin) / 2; //[begin, mid][mid+1,end] _MergeSort(arr, begin, mid, tmp); _MergeSort(arr,mid + 1, end, tmp); //左右區(qū)間歸并有序 int begin1 = begin, end1 = mid; int begin2 = mid + 1, end2 = end; int i = begin1; while (begin1 <= end1 && begin2 <= end2) { if (arr[begin1] <= arr[begin2]) { tmp[i++] = arr[begin1++]; } else { tmp[i++] = arr[begin2++]; } } while (begin1 <= end1) { tmp[i++] = arr[begin1++]; } while (begin2 <= end2) { tmp[i++] = arr[begin2++]; } //輔助數(shù)組tmp中數(shù)據(jù)返回拷貝到原數(shù)組 memcpy(arr + begin, tmp + begin, (end - begin + 1) * sizeof(int)); } void MergeSort(int* arr, int size)//歸并排序 { int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * size); if (tmp == NULL) { perror("malloc:fail"); exit(-1); } int begin = 0; int end = size - 1; _MergeSort(arr, begin, end, tmp); }
8.計(jì)數(shù)排序:
- 統(tǒng)計(jì)相同元素出現(xiàn)次數(shù)根據(jù)
- 統(tǒng)計(jì)的結(jié)果將序列回收到原來的序列中
- 計(jì)數(shù)排序只適用于范圍集中且重復(fù)數(shù)據(jù)較高的數(shù)據(jù)
動(dòng)圖演示:
//計(jì)數(shù)排序只適用于范圍集中且重復(fù)數(shù)據(jù)較高的數(shù)據(jù) void CountSort(int* arr, int size)//計(jì)數(shù)排序 { int min = arr[0]; int max = arr[0]; for (int i = 1; i < size; i++) { if (arr[i] < min) { min = arr[i]; } if (arr[i] > max) { max = arr[i]; } } //計(jì)數(shù)數(shù)組count int range = max - min + 1; int* count = (int*)malloc(sizeof(int) * range); if (count == NULL) { perror("malloc:fail"); exit(-1); } memset(count, 0, sizeof(int) * range); //開始計(jì)數(shù) for (int i = 0; i < size; i++) { count[arr[i] - min]++; } //回寫排序 int j = 0; for (int i = 0; i < range; i++) { while (count[i]--) { arr[j++] = i + min; } } }
二、八大排序算法總結(jié):
排序算法 | 時(shí)間復(fù)雜度(平均) | 時(shí)間復(fù)雜度(最壞) | 時(shí)間復(fù)雜度(最好) | 空間復(fù)雜度 | 穩(wěn)定性 |
插入排序 | O(N^2) | O(N^2) | O(N) | O(1) | 穩(wěn)定 |
希爾排序 | O(N^1.3) | O(N^2) | O(N) | O(1) | 不穩(wěn)定 |
選擇排序 | O(N^2) | O(N^2) | O(N^2) | O(1) | 不穩(wěn)定 |
堆排序 | O(N*log2(N)) | O(N*log2(N)) | O(N*log2(N)) | O(1) | 不穩(wěn)定 |
冒泡排序 | O(N^2) | O(N^2) | O(N) | O(1) | 穩(wěn)定 |
快速排序 | O(N*log2(N)) | O(N^2) | O(N*log2(N)) | O(N*log2(N)) | 不穩(wěn)定 |
歸并排序 | O(N*log2(N)) | O(N*log2(N)) | O(N*log2(N)) | O(N) | 穩(wěn)定 |
計(jì)數(shù)排序 | O(N+K) | O(N+K) | O(N+K) | O(N+K) | 穩(wěn)定 |
到此這篇關(guān)于C語言中的八大排序算法詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語言排序算法內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
相關(guān)文章
C語言基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)解析(extern,static,typedef,const)
本篇文章是對(duì)C語言基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)(extern,static,typedef,const)的用法進(jìn)行了詳細(xì)的分析介紹,需要的朋友可以過來參考下2013-10-10c++ 寫注冊(cè)表方式讓程序開機(jī)自啟動(dòng)
這篇文章主要介紹了c++ 寫注冊(cè)表方式讓程序開機(jī)自啟動(dòng),需要的朋友可以參考下2017-09-09Visual Studio 2019安裝、測(cè)試創(chuàng)建c語言項(xiàng)目(圖文教程)
這篇文章主要介紹了Visual Studio 2019安裝、測(cè)試創(chuàng)建c語言項(xiàng)目,Visual Studio 2019是完全免費(fèi)的,而且安裝比較簡單,現(xiàn)在把安裝步驟分享給大家,也給大家做個(gè)參考。一起跟隨小編過來看看吧2020-03-03c++11多線程編程之std::async的介紹與實(shí)例
這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于c++11多線程編程之std::async的相關(guān)資料,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧2020-11-11C語言中字符串和數(shù)字的相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)代碼
以下是對(duì)C語言中字符串和數(shù)字的相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)代碼進(jìn)行了分析介紹,需要的朋友可以參考下2013-07-07C++中棧結(jié)構(gòu)建立與操作詳細(xì)解析
我們可以把棧理解成一個(gè)大倉庫,放在倉庫門口(棧頂)的貨物會(huì)優(yōu)先被取出,然后再取出里面的貨物。而從數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)來看,棧結(jié)構(gòu)起始就是一種線性結(jié)構(gòu)2013-10-10