数据结构--排序
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排序
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冒泡排序思想:
“比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换他们两个。 对每一对相邻元素做同样的工作,从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点,最后的元素应该会是最大的数。 针对所有的元素重复以上的步骤,除了最后一个。 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤,直到没有任何一对数字需要比较。”
选择排序思想:
“从头至尾扫描序列,找出最小的一个元素,和第一个元素交换,接着从剩下的元素中继续这种选择和交换方式,最终得到一个有序序列。
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直接插入排序思想:
“直接插入排序的基本操作是将一个记录插到已排队好的有序表中,从而得到一个新的,记录增1的有序表。(第一个有序表可认为是第一个元素)“
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希尔排序思想:
先取一个小于n的整数d1作为第一个增量,把文件的全部记录分成d1个组。所有距离为dl的倍数的记录放在同一个组中。先在各组内进行直接插人排序;然后,取第二个增量d2<d1重复上述的分组和排序,直至所取的增量dt=1(dt<dt-l<…<d2<d1),即所有记录放在同一组中进行直接插入排序为止。
该方法实质上是一种分组插入方法。
该方法实质上是一种分组插入方法。
堆排序思想:
待实现
归并排序思想:
待实现
快速排序思想;
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测试主函数
1 #include <stdio.h> 2 #include<stdlib.h> 3 #include <time.h> 4 #include "sort.h" 5 6 7 int main() 8 { 9 ArrayList numlist; 10 PtArrayList pt_arraylist; 11 pt_arraylist = &numlist; 12 while(True){ 13 Init_Data(pt_arraylist); 14 show((char *)"排序前 ", pt_arraylist); 15 16 // BubbleSort_Low(pt_arraylist); 17 // BubbleSort_Mid(pt_arraylist); 18 // BubbleSort_Mid_Opt(pt_arraylist); 19 // SelectSort_Asc(pt_arraylist); 20 // SelectSort_Desc(pt_arraylist); 21 // InsertSort(pt_arraylist); 22 // ShellSort(pt_arraylist); 23 // QuickSort(pt_arraylist, 0, pt_arraylist->len-1); 24 QuickSort_Opt(pt_arraylist, 0, pt_arraylist->len-1); 25 show((char *)"排序后 ", pt_arraylist); 26 } 27 28 29 return 0; 30 }
测试头文件
1 //sort.h 2 #define True 1 3 #define False 0 4 #define NUMSIZE 20 5 typedef struct { 6 int array[NUMSIZE]; 7 int len; 8 }ArrayList, *PtArrayList; 9 10 void swap(int * first, int * second); 11 void show(char * info, PtArrayList * pt_arraylist); 12 void Init_Data(PtArrayList pt_arraylist); 13 void BubbleSort_Low(PtArrayList * pt_arraylist); 14 void BubbleSort_Mid(PtArrayList * pt_arraylist); 15 void BubbleSort_Mid_Opt(PtArrayList pt_arraylist); 16 void SelectSort_Asc(PtArrayList pt_arraylist); 17 void SelectSort_Desc(PtArrayList pt_arraylist); 18 void InsertSort(PtArrayList pt_arraylist); 19 void ShellSort(PtArrayList pt_arraylist); 20 int FindPos(PtArrayList pt_arraylist, int low, int high); 21 void QuickSort(PtArrayList pt_arraylist, int low, int high); 22 23 #include "sort_function.cpp"
函数具体实现
1 //sort_function.cpp 2 void Init_Data(PtArrayList pt_arraylist) 3 { 4 char s[] = "请输入不大于20的序列长度"; 5 printf("%s___\b\b",s); 6 while(!scanf("%d", &pt_arraylist->len) || (pt_arraylist->len > NUMSIZE)) 7 { 8 printf("%s\n",s); 9 if(pt_arraylist->len > NUMSIZE) 10 { 11 printf("当前序列长度为%d 过长\n", pt_arraylist->len); 12 continue; 13 } 14 scanf("%*s"); 15 } 16 17 srand(time(0)); //随机初始化rand()函数 18 for(int i=0; i<pt_arraylist->len; i++) 19 { 20 pt_arraylist->array[i] = rand()%200-100; 21 } 22 23 } 24 25 void QuickSort_Opt(PtArrayList pt_arraylist, int low, int high) 26 { 27 //快速排序--尾递归优化 28 int pos; 29 while(low<high) 30 { 31 pos = FindPos(pt_arraylist, low, high); 32 QuickSort(pt_arraylist, low, pos-1); 33 low = pos+1; 34 } 35 36 } 37 38 void QuickSort(PtArrayList pt_arraylist, int low, int high) 39 { 40 //快速排序 41 int pos; 42 if(low<high) 43 { 44 pos = FindPos(pt_arraylist, low, high); 45 QuickSort(pt_arraylist, low, pos-1); 46 QuickSort(pt_arraylist, pos+1, high); 47 } 48 49 } 50 51 int FindPos(PtArrayList pt_arraylist, int low, int high) 52 { 53 if (low > NUMSIZE || low<0) 54 { 55 printf("退出,越界访问\n"); 56 return -1; 57 } 58 59 int posval = pt_arraylist->array[low]; 60 //降序 61 while(low < high) 62 { 63 //确定pos的同时,对序列进行有序化 64 //=不能少,否则可能low和high永远不能相遇,死循环 65 while(low < high && posval>=pt_arraylist->array[high]) 66 high--; 67 swap(&pt_arraylist->array[low], &pt_arraylist->array[high]); 68 69 while(low < high && posval<=pt_arraylist->array[low]) 70 low++; 71 swap(&pt_arraylist->array[low], &pt_arraylist->array[high]); 72 } 73 74 return low; 75 } 76 77 void ShellSort(PtArrayList pt_arraylist) 78 { 79 //希尔排序 分组后进行插入排序,分组 80 int i,pos,tmp; 81 int step = pt_arraylist->len; 82 83 do{ 84 step /= 2; //step为1时 和插入排序一模一样 85 for(i=step; i<pt_arraylist->len; i++) 86 { 87 tmp = pt_arraylist->array[i]; 88 //与当前数据做比较,注意tmp 89 for(pos=i-step; pos>=0 && tmp<pt_arraylist->array[pos];pos-=step) 90 { 91 pt_arraylist->array[pos+step] = pt_arraylist->array[pos]; 92 } 93 pt_arraylist->array[pos+step] = tmp; 94 } 95 96 }while(step>=1) ; 97 98 } 99 100 void InsertSort(PtArrayList pt_arraylist) 101 { 102 //直接插入排序 103 int i, pos, tmp; 104 for (i=1; i<pt_arraylist->len; i++) 105 { 106 tmp = pt_arraylist->array[i];//当前值得临时变量 腾出i位置空间 107 //前一个元素比当前大,右移(升序),必须为pos-- 108 for(pos = i-1; pos>=0 && pt_arraylist->array[pos]>tmp; pos--) 109 { 110 pt_arraylist->array[pos+1] = pt_arraylist->array[pos]; //右移 111 } 112 //通过pos标记位置,插入到空出来的位置 (不移动则直接插入到i位置) 113 pt_arraylist->array[pos+1] = tmp; 114 115 } 116 117 } 118 119 void SelectSort_Asc(PtArrayList pt_arraylist) 120 { 121 //选择排序,当前数字和其他当中最小的进行交换 (升序) 122 int min; 123 //最后一个数不用再做比较,所以len-1。其实不加在后续条件也不影响 124 for (int i=0; i<pt_arraylist->len-1; i++) 125 { 126 min = i; 127 for (int j=i+1; j<pt_arraylist->len; j++) 128 { 129 //此处min不能为i,筛选出最小的值 130 if(pt_arraylist->array[min] > pt_arraylist->array[j]) 131 { 132 min = j; 133 } 134 } 135 if(i!=min) 136 swap(&pt_arraylist->array[i], &pt_arraylist->array[min]); 137 } 138 } 139 140 void SelectSort_Desc(PtArrayList pt_arraylist) 141 { 142 //选择排序,当前数字和其他当中最大的进行交换 (降序) 143 int max; 144 for (int i=0; i<pt_arraylist->len-1; i++) 145 { 146 max = i; 147 for (int j=i+1; j<pt_arraylist->len; j++) 148 { 149 if(pt_arraylist->array[max] < pt_arraylist->array[j]) 150 { 151 max = j; 152 } 153 } 154 if(i!=max) 155 swap(&pt_arraylist->array[i], &pt_arraylist->array[max]); 156 } 157 } 158 159 void BubbleSort_Mid_Opt(PtArrayList pt_arraylist) 160 { 161 int flag = True; 162 //改进版 163 for (int i=0; i<pt_arraylist->len && flag; i++) 164 { 165 //只有当第二层循环不出现一次True时, 166 //才会有标志位False 167 flag = False; 168 for (int j=0; j<pt_arraylist->len-i-1; j++) 169 { 170 if(pt_arraylist->array[j] > pt_arraylist->array[j+1]) 171 { 172 swap(&pt_arraylist->array[j], &pt_arraylist->array[j+1]); 173 flag = True; 174 } 175 } 176 } 177 } 178 179 void BubbleSort_Mid(PtArrayList pt_arraylist) 180 { 181 //对当前数字和其下一个相邻数字比较,大于则交换 182 //冒泡到最后一个数肯定是最大的,所以不需要比较,即len-1-i 183 //i进行一次表明有i个数字已经排好 184 for (int i=0; i<pt_arraylist->len; i++) 185 { 186 for (int j=0; j<pt_arraylist->len-i-1; j++) 187 { 188 if(pt_arraylist->array[j] > pt_arraylist->array[j+1]) 189 swap(&pt_arraylist->array[j], &pt_arraylist->array[j+1]); 190 // printf("num[%d] = %d num[%d] = %d\n", j, pt_arraylist->array[j], j+1, pt_arraylist->array[j+1]); 191 } 192 } 193 } 194 195 void BubbleSort_Low(PtArrayList pt_arraylist) 196 { 197 //依次将数字位与后续其他位比较,升序,大则交换 198 for (int i=0; i<pt_arraylist->len; i++) 199 { 200 for (int j=i+1; j<pt_arraylist->len; j++) 201 { 202 if(pt_arraylist->array[i] > pt_arraylist->array[j]) 203 swap(&pt_arraylist->array[i], &pt_arraylist->array[j]); 204 } 205 } 206 } 207 208 void show(char info[], PtArrayList pt_arraylist) 209 { 210 printf("%s", info); 211 for (int i=0; i<pt_arraylist->len; i++) 212 { 213 printf("%3d ", pt_arraylist->array[i]); 214 } 215 putchar('\n'); 216 } 217 218 void swap(int * first, int * second) 219 { 220 int tmp; 221 tmp = *first; 222 *first = *second; 223 *second = tmp; 224 225 }