cpp: Ten Sort Algotrthms

 

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// TenSortAlgorithms.h : 此文件包含 "TenSortAlgotrthms" 类。十个常用排序算法 C++ 11 // 2023年4月5日 涂聚文 Geovin Du edit.   #ifndef TENSORTALGORITHMS_H #define TENSORTALGORITHMS_H #include <vector> // #include directive #include <string> #include <iostream> #include <string.h> #include <algorithm>   #include "PigInfo.h" #include "PigNameInfo.h"   using namespace std;   /** * @brief 类库空间名 * geovindu edit * edit date: 20230405 * https://github.com/TheAlgorithms/C-Plus-Plus * https://learn.microsoft.com/en-us/cpp/standard-library/list-class?view=msvc-170 */ namespace geovindu {     /**     *@brief  十个常用排序算法     * edit: geovindu         *收集于互联网     */     class TenSortAlgotrthms     {         private:         public:         /**         *@brief         *1.冒泡排序（Bubble Sort） 方法（函数）         * @param [int] 输入参数名称   数组         *    冒泡排序要对一个数组多次重复遍历。它要比较相邻的两项，并且交换顺序排错的项。每对数组进行一次遍历，就会有一个最大项排在了正确的位置。大体上讲，数组的每一个数据项都会在其相应的位置“冒泡”。若数组有n项，则需要遍历n-1次。         *eidit: geovindu         */         void bubbleSort(vector<int>& query);         /**         *@brief         *2.选择排序（Selection Sort）         * @param [int] 输入参数名称   数组         *   选择排序提高了冒泡排序的性能，它每一次遍历一次数组只会进行一次交换，即在遍历过程中记录最大项的索引，完成遍历后，再把它换到正确的位置，同样若数组有n项，它也需要遍历n-1次。         * edit: geovindu Geovin Du 涂聚文         */         void selectSort(vector<int>& query);           /**         *@brief         *3.插入排序（Insertion Sort）         * @param [int] 输入参数名称   数组         * 插入排序总是保持一个位置靠前的已经排好的数组，然后每一个新的数据项被“插入”到前边的子表里。共需进行n-1次插入，每进行一次插入，排好的数组增加一项。         * edit: geovindu Geovin Du 涂聚文         */         void insertSort(vector<int>& query);         /**         *@brief         * 4.归并排序（Merge Sort）         * @param [int] 输入参数名称   数组         * @param [int] 输入参数名称   数         * @param [int] 输入参数名称   数         * @param [int] 输入参数名称   数         *归并排序是一种递归算法，持续地将一个数组分成两半。如果数组是空的或者只有一个元素，那么根据定义，它就被排序好了。如果数组里的元素超过一个，我们就把数组拆分，然后分别对两个部分调用递归排序，一旦这两个部分被排序好了，就对这两个部分进行归并。         *eidit: geovindu         */           void merge(vector<int>& query, int left, int mid, int right);         /**         *@brief         * 归并排序（Merge Sort）         * @param [int] 输入参数名称   数组         * @param [int] 输入参数名称   数         * @param [int] 输入参数名称   数         *归并排序是一种递归算法，持续地将一个数组分成两半。如果数组是空的或者只有一个元素，那么根据定义，它就被排序好了。如果数组里的元素超过一个，我们就把数组拆分，然后分别对两个部分调用递归排序，一旦这两个部分被排序好了，就对这两个部分进行归并。         *eidit: geovindu         */           void merge_Sort(vector<int>& queryq, int left, int right);         /**         *@brief         * 归并排序（Merge Sort）         * @param [int] 输入参数名称   数组         *归并排序是一种递归算法，持续地将一个数组分成两半。如果数组是空的或者只有一个元素，那么根据定义，它就被排序好了。如果数组里的元素超过一个，我们就把数组拆分，然后分别对两个部分调用递归排序，一旦这两个部分被排序好了，就对这两个部分进行归并。         *eidit: geovindu         */         void mergeSort(vector<int>& query);         /**         *@brief         * 5.快速排序（Quick Sort）         * @param [int] 输入参数名称   数组         * @param [int] 输入参数名称   数         * @param [int] 输入参数名称   数         *eidit: geovindu         */         void quick_Sort(vector<int>& query, int left, int right);         /**         *@brief         * 快速排序（Quick Sort）         * @param [int] 输入参数名称   数组         *         *eidit: geovindu         */         void quickSort(vector<int>& query);         /**         *@brief         * 6.希尔排序（Shell Sort）         * @param [int] 输入参数名称   数组         *         * eidit: geovindu         */         void shellSort(vector<int>& query);         /**         *@brief         * 7.计数排序（Heap Sort）         * @param [int] 输入参数名称   数组         * @param [int] 输入参数名称   数         * eidit: geovindu         */         void countingSort(vector<int>& query, int n);           /**         *@brief         * 堆排序（Heap Sort）         * @param [int] 输入参数名称   数组         * @param [int] 输入参数名称   数         * @param [int] 输入参数名称   数         * eidit: geovindu         */         void push_down(vector<int>& heap, int size, int u);         /**         *@brief         * 堆排序（Heap Sort）         * @param [int] 输入参数名称   数组         * @param [int] 输入参数名称   数         * eidit: geovindu         */         void push_up(vector<int>& heap, int u);         /**         *@brief         *8. 堆排序（Heap Sort）         * @param [int] 输入参数名称   数组         * @param [int] 输入参数名称   数         * eidit: geovindu         */         void heapSort(vector<int>& query, int n);             /**         *@brief         * 基数排序（Radix Sort）         * @param [int] 输入参数名称   数         * @param [int] 输入参数名称   数         * eidit: geovindu         */         int getRadix(int x, int i);         /**         *@brief         * 9.基数排序（Radix Sort）         * @param [int] 输入参数名称   数组         * @param [int] 输入参数名称   数         * eidit: geovindu         */         void radixSort(vector<int>& query, int n);           /**         *@brief         * 10.桶排序（Bucket Sort)         * @param [int] 输入参数名称   数组         *         * eidit: geovindu         */         void bucketSort(vector<int>& query);       };         /**     *@brief     *冒泡排序（Bubble Sort） 方法（函数）     *@param [int] 输入参数名称  数组     *    冒泡排序要对一个数组多次重复遍历。它要比较相邻的两项，并且交换顺序排错的项。每对数组进行一次遍历，就会有一个最大项排在了正确的位置。大体上讲，数组的每一个数据项都会在其相应的位置“冒泡”。若数组有n项，则需要遍历n-1次。     *eidit: geovindu     */     void TenSortAlgotrthms::bubbleSort(vector<int>& query) {         int n = query.size();         for (int i = 0; i < n - 1; i++) {             for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {                 if (query[j] > query[j + 1]) {                     swap(query[j], query[j + 1]);                 }             }         }     }     /**     *@brief 选择排序（Selection Sort）     * @param [int] 输入参数名称  数组     *   选择排序提高了冒泡排序的性能，它每一次遍历一次数组只会进行一次交换，即在遍历过程中记录最大项的索引，完成遍历后，再把它换到正确的位置，同样若数组有n项，它也需要遍历n-1次。     * edit: geovindu Geovin Du 涂聚文     */     void TenSortAlgotrthms::selectSort(vector<int>& query) {         int n = query.size();         for (int i = 0; i < n - 1; i++) {             int index = 0;             for (int j = 1; j < n - i; j++) {                 if (query[j] > query[index]) {                     index = j;                 }             }             swap(query[index], query[n - 1 - i]);         }     }     /**     *@brief 插入排序（Insertion Sort）     * @param [int] 输入参数名称   数组     * 插入排序总是保持一个位置靠前的已经排好的数组，然后每一个新的数据项被“插入”到前边的子表里。共需进行n-1次插入，每进行一次插入，排好的数组增加一项。     * edit: geovindu Geovin Du 涂聚文     */     void TenSortAlgotrthms::insertSort(vector<int>& query) {         int n = query.size();         for (int i = 1; i < n; i++) {             for (int j = i; j > 0; j--) {                 if (query[j] < query[j - 1]) {                     swap(query[j], query[j - 1]);                 }                 else {                     break;                 }             }         }     }       /**     *@brief     * 归并排序（Merge Sort）     * @param [int] 输入参数名称   数组     * @param [int] 输入参数名称   数     * @param [int] 输入参数名称   数     *@param [int] 输入参数名称   数     *归并排序是一种递归算法，持续地将一个数组分成两半。如果数组是空的或者只有一个元素，那么根据定义，它就被排序好了。如果数组里的元素超过一个，我们就把数组拆分，然后分别对两个部分调用递归排序，一旦这两个部分被排序好了，就对这两个部分进行归并。     *eidit: geovindu     */     void TenSortAlgotrthms::merge(vector<int>& query, int left, int mid, int right) {         vector<int> temp = query;         int i = left, j = mid + 1;         int index = left;         while (i <= mid || j <= right) {             if (i > mid) {                 query[index++] = temp[j];                 j++;             }             else if (j > right) {                 query[index++] = temp[i];                 i++;             }             else if (temp[i] < temp[j]) {                 query[index++] = temp[i];                 i++;             }             else {                 query[index++] = temp[j];                 j++;             }         }       }     /**     *@brief     * 归并排序（Merge Sort）     * @param [int] 输入参数名称   数组     * @param [int] 输入参数名称   数     * @param [int] 输入参数名称   数     *归并排序是一种递归算法，持续地将一个数组分成两半。如果数组是空的或者只有一个元素，那么根据定义，它就被排序好了。如果数组里的元素超过一个，我们就把数组拆分，然后分别对两个部分调用递归排序，一旦这两个部分被排序好了，就对这两个部分进行归并。     *eidit: geovindu     */     void TenSortAlgotrthms::merge_Sort(vector<int>& query, int left, int right) {         if (left >= right) return;         int mid = (left + right) / 2;         merge_Sort(query, left, mid);         merge_Sort(query, mid + 1, right);         if (query[mid] > query[mid + 1]) {             merge(query, left, mid, right);         }     }     /**     *@brief     * 归并排序（Merge Sort）     * @param [int] 输入参数名称   数组     *归并排序是一种递归算法，持续地将一个数组分成两半。如果数组是空的或者只有一个元素，那么根据定义，它就被排序好了。如果数组里的元素超过一个，我们就把数组拆分，然后分别对两个部分调用递归排序，一旦这两个部分被排序好了，就对这两个部分进行归并。     *eidit: geovindu     */     void TenSortAlgotrthms::mergeSort(vector<int>& query) {         int n = query.size();         merge_Sort(query, 0, n - 1);     }       /**     *@brief     * 快速排序（Quick Sort）     * @param [int] 输入参数名称   数组     * @param [int] 输入参数名称   数     * @param [int] 输入参数名称   数     * eidit: geovindu     */     void TenSortAlgotrthms::quick_Sort(vector<int>& query, int left, int right) {         if (left >= right) return;         int i = left, j = right, base = query[left];  //取最左边的数为基数         while (i < j) {             while (query[j] >= base && i < j) {                 j--;             }             while (query[i] <= base && i < j) {                 i++;             }             if (i < j) {                 swap(query[i], query[j]);             }         }         query[left] = query[i];         query[i] = base;         quick_Sort(query, left, i - 1);         quick_Sort(query, i + 1, right);     }       /**     *@brief     * 快速排序（Quick Sort）     * @param [int] 输入参数名称   数组     *     * eidit: geovindu     */     void TenSortAlgotrthms::quickSort(vector<int>& query) {         int n = query.size();         quick_Sort(query, 0, n - 1);     }       /**     *@brief     * 希尔排序（Shell Sort）     * @param [int] 输入参数名称   数组     *     * eidit: geovindu     */     void TenSortAlgotrthms::shellSort(vector<int>& query) {         int gap = query.size() / 2;         while (gap) {             for (int i = gap; i < query.size(); i += gap) {                 int t = query[i], j;                 for (j = i - gap; j >= 0; j -= gap) {                     if (query[j] > t)                         query[j + gap] = query[j];                     else                         break;                 }                 query[j + gap] = t;             }             gap /= 2;         }     }     /**     *@brief     * 计数排序（Heap Sort）     * @param [int] 输入参数名称   数组     * @param [int] 输入参数名称   数     * eidit: geovindu     */     void TenSortAlgotrthms::countingSort(vector<int>& query, int n) {         vector<int> cnt(101, 0);         for (int i = 0; i < n; i++)             cnt[query[i]]++;         for (int i = 0, k = 0; i <= 100; i++) {             while (cnt[i]) {                 query[k++] = i;                 cnt[i]--;             }         }     }     /**     *@brief     * 堆排序（Heap Sort）     * @param [int] 输入参数名称   数组     * @param [int] 输入参数名称   数     * @param [int] 输入参数名称   数     * eidit: geovindu     */     void TenSortAlgotrthms::push_down(vector<int>& heap, int size, int u)     {         int t = u, left = u * 2, right = u * 2 + 1;         if (left <= size && heap[left] > heap[t])             t = left;         if (right <= size && heap[right] > heap[t])             t = right;         if (u != t) {             swap(heap[u], heap[t]);             push_down(heap, size, t);         }     }     /**     *@brief     * 堆排序（Heap Sort）     * @param [int] 输入参数名称   数组     * @param [int] 输入参数名称   数     * eidit: geovindu     */     void TenSortAlgotrthms::push_up(vector<int>& heap, int u) {         while (u / 2 && heap[u / 2] < heap[u]) {             swap(heap[u / 2], heap[u]);             u /= 2;         }     }     /**     *@brief     * 堆排序（Heap Sort）     * @param [int] 输入参数名称   数组     * @param [int] 输入参数名称   数     * eidit: geovindu     */     void TenSortAlgotrthms::heapSort(vector<int>& query, int n)     {         int size = n;         for (int i = 1; i <= n; i++)             push_up(query, i);         for (int i = 1; i <= n; i++) {             swap(query[1], query[size]);             size--;             push_down(query, size, 1);         }     }     /**     *@brief     * 基数排序（Radix Sort）     * @param [int] 输入参数名称   数     * @param [int] 输入参数名称   数     * eidit: geovindu     */     int TenSortAlgotrthms::getRadix(int x, int i)     {           while (i--)             x /= 10;         return x % 10;     }       /**     *@brief     * 基数排序（Radix Sort）     * @param [int] 输入参数名称   数组     * @param [int] 输入参数名称   数     * eidit: geovindu     */     void TenSortAlgotrthms::radixSort(vector<int>& query, int n)     {           vector<vector<int>> cnt(10);         for (int i = 0; i < 3; i++) {             for (int j = 0; j < 10; j++)                 cnt[j].clear();             for (int j = 0; j < n; j++)                 cnt[getRadix(query[j], i)].push_back(query[j]);             for (int j = 0, k = 0; j < 10; j++) {                 for (int x : cnt[j])                     query[k++] = x;             }         }     }       /**     *@brief     * 桶排序（Bucket Sort)     * @param [int] 输入参数名称   数组     * eidit: geovindu     */     void TenSortAlgotrthms::bucketSort(vector<int>& query)     {         //求最大最小值         int max = query[0];         int min = query[0];         for (int i = 1; i < query.size(); ++i)         {             if (query[i] > max) max = query[i];             if (query[i] < min) min = query[i];         }         //确定桶数量         int bucketSize = (max - min) / query.size() + 1;         vector<vector<int>> bucket(bucketSize);           //遍历arr,将数据放入桶内         for (int i = 0; i < query.size(); ++i)         {             int idx = (query[i] - min) / query.size();             bucket[idx].push_back(query[i]);         }         // 对桶内数据排序         int k = 0;         for (int i = 0; i < bucket.size(); ++i)         {             //********此处排序 可以选择之前7种排序方法，这些排序方法决定了算法时间复杂度和稳定性*******             // sort(bucket[i].begin(), bucket[i].begin() + bucket[i].size());             if (!bucket[i].empty())             {                 std::sort(bucket[i].begin(), bucket[i].end());                 for (int a : bucket[i]) query[k++] = a;             }         }     }       };   #endif