C语言-数据结构-排序汇总（代码可直接运行）

Dear 丶 2022-11-28 15:18 185阅读 0赞

#### 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。

#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};
        int len = (int) sizeof(arr) / sizeof(*arr);
        bubble_sort(arr, len);
        for (int i = 0; i < len; i++)
            printf("%d ", arr[i]);
        return 0;
    }

#### 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。

#include <stdio.h>
    void swap(int *a,int *b) //交换两个数
    { 
        int temp = *a;
        *a = *b;
        *b = temp;
    }
    void selection_sort(int arr[], int len)
    { 
        int i,j;
        for (i = 0 ; i < len - 1 ; i++)
        { 
            int min = i;
            for (j = i + 1; j < len; j++)     //走訪未排序的元素
                if (arr[j] < arr[min])    //找到目前最小值
                    min = j;    //紀錄最小值
            swap(&arr[min], &arr[i]);    //做交換
        }
    }
    int main() { 
        int arr[] = {  22, 34, 3, 32, 82};
        int len = (int) sizeof(arr) / sizeof(*arr);
        selection_sort(arr, len);
        for (int i = 0; i < len; i++)
            printf("%d ", arr[i]);
        return 0;
    }

#### 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。

#include <stdio.h>
    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;
        }
    }
    int main() { 
        int arr[] = {  22, 34, 3, 32, 82};
        int len = (int) sizeof(arr) / sizeof(*arr);
        insertion_sort(arr, len);
        for (int i = 0; i < len; i++)
            printf("%d ", arr[i]);
        return 0;
    }

#### 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

#include <stdio.h>
    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;
            }
    }
    int main() { 
        int arr[] = {  22, 34, 3, 32, 82};
        int len = (int) sizeof(arr) / sizeof(*arr);
        shell_sort(arr, len);
        for (int i = 0; i < len; i++)
            printf("%d ", arr[i]);
        return 0;
    }

#### 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。

迭代法：

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    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);
    }
    int main() { 
        int arr[] = {  22, 34, 3, 32, 82};
        int len = (int) sizeof(arr) / sizeof(*arr);
        merge_sort(arr, len);
        for (int i = 0; i < len; i++)
            printf("%d ", arr[i]);
        return 0;
    }

递归法：

#include <stdio.h>
    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);
    }
    int main() { 
        int arr[] = {  22, 34, 3, 32, 82};
        int len = (int) sizeof(arr) / sizeof(*arr);
        merge_sort(arr, len);
        for (int i = 0; i < len; i++)
            printf("%d ", arr[i]);
        return 0;
    }

#### 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。

迭代法：

#include <stdio.h>
    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);
        }
    }
    int main() { 
        int arr[] = {  22, 34, 3, 32, 82};
        int len = (int) sizeof(arr) / sizeof(*arr);
        quick_sort(arr, len);
        for (int i = 0; i < len; i++)
            printf("%d ", arr[i]);
        return 0;
    }

递归法：

#include <stdio.h>
    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);
    }
    int main() { 
        int arr[] = {  22, 34, 3, 32, 82};
        int len = (int) sizeof(arr) / sizeof(*arr);
        quick_sort(arr, len);
        for (int i = 0; i < len; i++)
            printf("%d ", arr[i]);
        return 0;
    }