数据结构-排序

 

排序的稳定性
如果i==j,且i在j前面,排序完成后i仍旧在j前面则这个排序算法是稳定的，否则不稳定.

多关键字排序
先按关键字1排序，关键词1相同则按2排序。。。 n

排序中的关键操作
　　1、比较：任意两个数据元素通过比较操作确定先后顺序。
　　2、交换: 数据元素之间需要交换才能得到预期结果

对于多关键字排序，只需要在比较操作时同时考虑多个关键字即可!

内排序
排序过程不需要访问外存就可以完成（数据可以全部装载到内存）

外排序
待排序数据量太大，整个排序过程不能在内存完成。

排序的审判

时间性能（主要）

　　主要体现在比较和交换的数量

2、辅助存储空间

　　完成排序需要的额外存储空间

　　必要时可以空间换时间

3、算法的实现复杂性

　　过于复杂的算法会影响代码的可读性和可维护性，也可能影响排序的性能

 

多关键字比较示例：

MultiCompare.c

#include <stdio.h>

typedef struct _tag_DataElem
{
    char desc[20];
    int key1;
    int key2;
} DataElem;

int compare1(DataElem* ld, DataElem* rd)
{
    int ret = 0;
    
    if( ld->key1 > rd->key1 )
    {
        ret = 1;
    }
    else if( ld->key1 == rd->key1 )
    {
        if( ld->key2 > rd->key2 )
        {
            ret = 1;
        }
        
        if( ld->key2 < rd->key2 )
        {
            ret = -1;
        }
    }
    else
    {
        ret = -1;
    }
    
    return ret;
}

int compare2(DataElem* ld, DataElem* rd)
{
    return (ld->key1*100 + ld->key2) - (rd->key1*100 + rd->key2);
}

int main()
{
    DataElem d1 = {"d1", 91, 80};
    DataElem d2 = {"d2", 91, 88};
    
    printf("Compare1 %s and %s: %d\n", d1.desc, d2.desc, compare1(&d1, &d2));
    printf("Compare2 %s and %s: %d\n", d1.desc, d2.desc, compare2(&d1, &d2));
    
    return 0;
}

 

选择排序：

从左往右，每地 i 趟 找出i下标后面最小的元素，然后放到 i 的位置

由于在直接选择排序中存在着不相邻元素之间的互换，因此，直接选择排序是一种不稳定的排序方法。

SelectionSort.c

#include <stdio.h>

void println(int array[], int len)
{
    int i = 0;
    
    for(i=0; i<len; i++)
    {
        printf("%d ", array[i]);
    }
    
    printf("\n");
}

void swap(int array[], int i, int j)
{
    int temp = array[i];
    
    array[i] = array[j];
    
    array[j] = temp;
}

void SelectionSort(int array[], int len) // O(n*n)
{
    int i = 0;
    int j = 0;
    int k = -1;
    
    for(i=0; i<len; i++)
    {
        k = i; //最小元素下标
        
        for(j=i; j<len; j++)
        {
            if( array[j] < array[k] )
            {
                k = j;
            }
        }
        
        swap(array, i, k);
    }
}

int main()
{
    int array[] = {21, 25, 49, 25, 16, 8};
    int len = sizeof(array) / sizeof(*array); 
    
    println(array, len);
    
    SelectionSort(array, len);
    
    println(array, len);
    
    return 0;
}

 

插入排序

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，找到相应的位置并插入。

直接插入排序属于稳定的排序，最坏时间复杂性为O(n^2)，空间复杂度为O(1)。

InerstionSort.c

#include <stdio.h>

void println(int array[], int len)
{
    int i = 0;
    
    for(i=0; i<len; i++)
    {
        printf("%d ", array[i]);
    }
    
    printf("\n");
}

void swap(int array[], int i, int j)
{
    int temp = array[i];
    
    array[i] = array[j];
    
    array[j] = temp;
}

void InertionSort(int array[], int len) // O(n*n)
{
    int i = 0;
    int j = 0;
    int k = -1;
    int temp = -1;
    
    for(i=1; i<len; i++) //第一个元素是有序的
    {
        k = i;
        temp = array[k];
        
        for(j=i-1; (j>=0) && (array[j]>temp); j--)
        {
            array[j+1] = array[j];
            k = j;
        }
        
        array[k] = temp;
    }
}

int main()
{
    int array[] = {21, 25, 49, 25, 16, 8};
    int len = sizeof(array) / sizeof(*array); 
    
    println(array, len);
    
    InertionSort(array, len);
    
    println(array, len);
    
    return 0;
}

 

冒泡排序：

从后往前，相邻的两个元素对比，如果后面比前面小，则交换位置，一趟下来则首位元素为最小元素

稳定排序

#include <stdio.h>

void println(int array[], int len)
{
    int i = 0;
    
    for(i=0; i<len; i++)
    {
        printf("%d ", array[i]);
    }
    
    printf("\n");
}

void swap(int array[], int i, int j)
{
    int temp = array[i];
    
    array[i] = array[j];
    
    array[j] = temp;
}

void BubbleSort(int array[], int len) // O(n*n)
{
    int i = 0;
    int j = 0;
    int exchange = 1;
    
    for(i=0; (i<len) && exchange; i++)
    {
        exchange = 0;
        
        for(j=len-1; j>i; j--)
        {
            if( array[j] < array[j-1] )
            {
                swap(array, j, j-1);
                
                exchange = 1;
            }
        }
    }
}

int main()
{
    int array[] = {21, 25, 49, 25, 16, 8};
    int len = sizeof(array) / sizeof(*array); 
    
    println(array, len);
    
    BubbleSort(array, len);
    
    println(array, len);
    
    return 0;
}