算法快速回顾——排序算法

常用排序算法有以下几种：冒泡排序、插入排序、快速排序、归并排序、堆排序。

本文将对五种常用算法分析并实现。

 

//交换两个元素的值 这里列出几种不同写法
void swap(int *a, int *b)
{
    int c = *a;
    *a = *b;
    *b = c;
}
void swap(int *a,int *b)
{
    *a = (*a)^(*b);
    *b = (*b)^(*a);
    *a = (*a)^(*b);
}
void swap(int *a,int *b)
{
    *a = *a + *b;
    *b = *a - *b;
    *a = *a - *b;
}


//冒泡排序
/*
原理：比较相邻的两个元素，将小的往前调，大的元素向后调。对于相等的元素可以保持原来的次序，该算法是稳定的排序算法。由于算法将大的元素逐渐移动到后面，因而称为冒泡排序
*/
void bubble_sort(int array[], int size)
{
    int i,j,tmp;
    for(i =0; i<size;++i)
        for(j = size-1;j > i;--j)
            if(array[j]<array[j-1])
                swap(&array[j],&array[j-1]);
}


//插入排序
/*
原理：构建有序数列，对于未排序的元素插入到有序数列中，最终所有元素排序完成。
具体算法描述如下：
1、从第一个元素开始，该元素可以认为已经被排序
2、取出下一个元素，在已经排序的元素序列中从后向前扫描
3、如果该元素（已排序）大于新元素，将该元素移到下一位置
4、重复步骤3，直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置
5、将新元素插入到该位置后
6、重复步骤2~5
*/
void insertion_sort(int array[], int first, int last)
{
    int i,j,tmp;
    for(i = first+1;i<=last;i++)
    {
        j = i-1;//j前面的是排序好的有序数列
        tmp = array[i];
        while( j >= first && array[j]>tmp)
        {
            array[j+1] = array[j];
            j--;
        }
        array[j+1] = tmp;
    }
}

 

//快速排序算法
/*
原理,通过一趟扫描将要排序的数据分割成独立的两部分,其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小,然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序,整个排序过程可以递归进行,以此达到整个数据变成有序序列
*/
void swap(int *a, int *b)
{
    int c = *a;
    *a = *b;
    *b = c;
}


int Partition(int array[], int low, int high)
{
　　　 // 采用子序列的第一个元素为枢纽元素
　　　 int pivot = array[low];
　　　 while (low < high)
　　　 {
　　　　　　　 // 从后往前在后半部分中寻找第一个小于枢纽元素的元素
　　　　　　　 while (low < high && array[high] >= pivot)
　　　　　　　 {
　　　　　　　　　　　 --high;
　　　　　　　 }
　　　　　　　 // 将这个比枢纽元素小的元素交换到前半部分
　　　　　　　 array[low] =  array[high];
　　　　　　　 // 从前往后在前半部分中寻找第一个大于枢纽元素的元素
　　　　　　　 while (low < high && array[low] <= pivot)
　　　　　　　 {
　　　　　　　　　　　 ++low;
　　　　　　　 }
　　　　　　　 // 将这个比枢纽元素大的元素交换到后半部分
　　　　　　　 array[high] =  array[low];
　　　 }
　　　　array[high]=pivot;
　　　 // 返回枢纽元素所在的位置
　　　 return low;
}
// 快速排序
void QuickSort(int array[], int low, int high)
{
　　　 if (low < high)
　　　 {
　　　　　　　 int n = Partition(array, low, high);
　　　　　　　 QuickSort(array, low, n);
　　　　　　　 QuickSort(array, n + 1, high);
　　　 }
}


//归并排序

void merge(int[] unsorted, int first, int mid, int last, int[] sorted)
{
    int i = first, j = mid;
    int k = 0;
    while (i < mid && j < last)
        if (unsorted[i] < unsorted[j])
            sorted[k++] = unsorted[i++];
        else
            sorted[k++] = unsorted[j++];

    while (i < mid)
        sorted[k++] = unsorted[i++];
    while (j < last)
        sorted[k++] = unsorted[j++];

    for (int v = 0; v < k; v++)
        unsorted[first + v] = sorted[v];
}

void merge_sort(int[] unsorted, int first, int last, int[] sorted)
{
    if (first + 1 < last)
    {
        int mid = (first + last) / 2;
        Console.WriteLine("{0}-{1}-{2}", first, mid, last);
        merge_sort(unsorted, first, mid, sorted);
        merge_sort(unsorted, mid, last, sorted);
        merge(unsorted, first, mid, last, sorted);
    }
}

 堆排序：摘自 http://blog.csdn.net/morewindows/article/details/6709644

//插入i节点
void MinHeapFixup(int a[], int i) 
{
    int j,tmp;
    tmp = a[i];
    j = (i-1)/2;//父节点
    while(j >=0 && i !=0)
    {
        if(a[j] <=tmp)
            break;
        a[i]=a[j];
        i =j;
        j =(i-1)/2;
    }
    a[i] = tmp;
}
//调整节点
//  从i节点开始调整,n为节点总数 从0开始计算 i节点的子节点为 2*i+1, 2*i+2  
void MinHeapFixdown(int a[], int i, int n)  
{
    int j, temp;  
  
    temp = a[i];  
    j = 2 * i + 1;  
    while (j < n)  
    {  
        if (j + 1 < n && a[j + 1] < a[j]) //在左右孩子中找最小的  
            j++;  
  
        if (a[j] >= temp)  
            break;  
  
        a[i] = a[j];     //把较小的子结点往上移动,替换它的父结点  
        i = j;  
        j = 2 * i + 1;  
    }  
    a[i] = temp;  
}
//删除节点

//在最小堆中删除数  
void MinHeapDeleteNumber(int a[], int n)  
{  
    Swap(a[0], a[n - 1]);  
    MinHeapFixdown(a, 0, n - 1);  
}  
void MinheapsortTodescendarray(int a[], int n)  
{  
    for (int i = n - 1; i >= 1; i--)  
    {  
        Swap(a[i], a[0]);  
        MinHeapFixdown(a, 0, i);  
    }  
} 

 

图片和部分代码部分摘自维基百科：http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%8F%92%E5%85%A5%E6%8E%92%E5%BA%8F