C语言学习第三十天（排序）

1、冒泡排序

冒泡排序是我们学习的第一个排序，原理是相邻两个数比较大小，从而决定是否交换

void BubbleSort1(int* a, int n)
{
	for (int j = 0; j < n; j++)
	{
		int flag = 0;
		for (int i = 1; i < n - j; i++)
		{
			if (a[i - 1] > a[i])
			{
				Swap(&a[i - 1], &a[i]);
				flag = 1;
			}
		}
		if (flag)
		{
			break;
		}
	}
}

2、插入排序

插入排序的原理是：从数组第二个元素开始，依次与前面的元素进行对比，假如我们需要把这个无顺序的数组排序成有序升序数组，就将这个元素与前面的元素比较大小，如果这个元素更小，就插入到另一个元素的前面，依次类推。。。

void InsertSort1(int* a, int n)
{
	for (int i = 0; i < n - 1; i++)
	{
		int end = i;
		int tmp = a[end + 1];
		while (end >= 0)
		{
			if (tmp > a[end])
			{
				a[end + 1] = a[end];
				--end;
			}
			else
			{
				break;
			}
 
		}
		a[end+1] = tmp;
	}
}

3、选择排序

这个排序方法的思路是：每一次从待排序的数据中选出最小（或最大）的一个元素，存放在序列的起始位置，直到全部待排序的数据全部排完

void SelectSort(int* a, int n)
{
	int begin = 0, end = n - 1;
	while (begin < end)
	{
		int mini = begin, maxi = begin;
		for (int i = begin + 1; i <= end; ++i)
		{
			if (a[i] < a[mini])
			{
				mini = i;
			}
			if (a[i] > a[maxi])
			{
				maxi = i;
			}
		}
		Swap(&a[begin], &a[mini]);
		if (maxi == begin)
		{
			maxi = mini;
		}
		Swap(&a[maxi], &a[end]);
		begin++;
		end--;
	}
}

4、快速排序

快速排序的基本思想是：任取待排序元素序列中的某元素作为基准值，按照该排序码将排序集合分裂成两子序列，左子序列中所有元素小于基准值，右子序列中所有元素均大于该基准值，然后最左右子序列重复该过程，直到所有元素都排列在相应的位置上为止

快速排序有三个不同的版本：

1、hoare版本

int PartSort1(int* a, int left, int right)
{
	int key = left;
	while (left < right)
	{
		while (left < right && a[right] >= a[key])
		{
			right--;
		}
		while (left < right && a[left] <= a[key])
		{
			left++;
		}
		if(left < right)
		Swap(&a[left], &a[right]);
 
	}
	Swap(&a[left], &a[key]);
	return left;
 
}

2、挖坑法

int PartSort2(int* a, int left, int right)
{
	int key = a[left];
	int hole = left;
	while (left < right)
	{
		while (left < right && a[right] >= key)
		{
			right--;
		}
		a[hole] = a[right];
		hole = right;
		while (left < right && a[left] <= key)
		{
			left++;
		}
		a[hole] = a[left];
		hole = left;
	}
	a[hole] = key;
	return hole;
}

3、前后指针法

int PartSort3(int* a, int left, int right)
{
	int key = left;
	int prev = left;
	int cur = left + 1;
	while (cur <= right)
	{
		if (a[cur] <= a[key] && ++prev != cur)
		{
			Swap(&a[cur], &a[prev]);
		}
		cur++;
	}
	Swap(&a[key], &a[prev]);
	return prev;
}

4、快速排序递归实现

void QuickSort(int* a, int left, int right)
{
	if (right - left <= 1)
		return;
	int div = PartSort(a, left, right);
	QuickSort(a, left, div);
	QuickSort(a, div + 1, right);
}

5、快速排序的非递归实现

void QuickSortNonR(int* a, int left, int right)
{
	Stack st;
	StackInit(&st);
	StackPush(&st, left);
	StackPush(&st,right);
 
	while (StackEmpty(&st) != 0)
	{
		right = StackTop(&st);
		StackPop(&st);
		left = StackTop(&st);
		StackPop(&st);
 
		if (right - left <= 1)
			continue;
		int div = PartSort(a, left, right);
		StackPush(&st, div + 1);
		StackPush(&st, right);
		StackPush(&st, left);
		StackPush(&st, div);
	}
	StackDestroy(&st);
}

5、归并排序

归并排序是建立在归并操作上的一种有效的排序算法，该算法是采用分治法的一个非常典型的应用。将已有序列的子序列合并，得到完全有序的序列；即先使每个子序列有序，再使子序列段间有序。若将两个有序表合并成一个有序表，称为二路归并。

void _MergeSort(int* a, int begin, int end, int* tmp)
{
	if (begin >= end)
		return;
	int mid = (begin + end) / 2;
	_MergeSort(a, begin, mid, tmp);
	_MergeSort(a, mid + 1, end, tmp);
	int begin1 = begin, end1 = mid;
	int begin2 = mid + 1, end2 = end;
	int i = begin;
	while (begin1 <= end1 && begin2 <= end2)
	{
		if (a[begin1] < a[begin2])
		{
			tmp[i++] = a[begin1++];
		}
		else
		{
			tmp[i++] = a[begin2++];
		}
	}
 
	while (begin1 <= end1)
	{
		tmp[i++] = a[begin1++];
	}
	while (begin2 <= end2)
	{
		tmp[i++] = a[begin2++];
	}
	memcpy(a + begin, tmp + begin, sizeof(int) * (end - begin + 1));
}
void MergeSort(int* a, int n)
{
	int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
	if (tmp == NULL)
	{
		perror("malloc fail");
		return;
	}
	_MergeSort(a, 0, n - 1, tmp);
	free(tmp);
}

6、计数排序

计数排序的过程是：1、统计相同元素出现的次数  2、根据统计的结果将序列回收到原来的序列中

void CountSort(int* a, int n)
{
	int min = a[0], max = a[0];
	for (int i = 1; i < n; i++)
	{
		if (a[i] < min)
		{
			min = a[i];
		}
		if (a[i] > max)
		{
			max = a[i];
		}
	}
	int range = max - min + 1;
	int* count = (int*)calloc(range, sizeof(int));
	if (count == NULL)
	{
		perror("calloc fail");
		return;
	}
	//统计次数
	for (int i = 0; i < n; i++)
	{
		count[a[i] - min]++;
	}
 
	//循环
	int i = 0;
	for (int j = 0; j < range; j++)
	{
		while (count[j]--)
		{
			a[i++] = j + min;
		}
	}
}