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相关知识介绍(所有定义只为帮助读者理解相关概念,并非严格定义):
1、稳定排序和非稳定排序
简单地说就是所有相等的数经过某种排序方法后,仍能保持它们在排序之前的相对次序,我们就
说这种排序方法是稳定的。反之,就是非稳定的。
比如:一组数排序前是a1,a2,a3,a4,a5,其中a2=a4,经过某种排序后为a1,a2,a4,a3,a5,
则我们说这种排序是稳定的,因为a2排序前在a4的前面,排序后它还是在a4的前面。假如变成a1,a4,
a2,a3,a5就不是稳定的了。
2、内排序和外排序
在排序过程中,所有需要排序的数都在内存,并在内存中调整它们的存储顺序,称为内排序;
在排序过程中,只有部分数被调入内存,并借助内存调整数在外存中的存放顺序排序方法称为外排序。
3、算法的时间复杂度和空间复杂度
所谓算法的时间复杂度,是指执行算法所需要的计算工作量。
一个算法的空间复杂度,一般是指执行这个算法所需要的内存空间。
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功能:选择排序
输入:数组名称(也就是数组首地址)、数组中元素个数
算法思想简单描述:
在要排序的一组数中,选出最小的一个数与第一个位置的数交换;
然后在剩下的数当中再找最小的与第二个位置的数交换,如此循环到倒数第二个数和最后一个数比较为止。
选择排序是不稳定的。算法复杂度O(n2)--[n的平方]
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void select_sort(int *x, int n) { int i, j, min, t; for (i=0; i<n-1; i++) /*要选择的次数:0~n-2共n-1次*/ { min = i; /*假设当前下标为i的数最小,比较后再调整*/ for (j=i+1; j<n; j++) /*循环找出最小的数的下标是哪个*/ { if (*(x+j) < *(x+min)) { min = j; /*如果后面的数比前面的小,则记下它的下标*/ } } if (min != i) /*如果min在循环中改变了,就需要交换数据*/ { t = *(x+i); *(x+i) = *(x+min); *(x+min) = t; } } }
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功能:直接插入排序
输入:数组名称(也就是数组首地址)、数组中元素个数
算法思想简单描述:
在要排序的一组数中,假设前面(n-1) [n>=2] 个数已经是排好顺序的,现在要把第n个数插到前面的有序数中,使得这n个数也是排好顺序的。如此反复循环,直到全部排好顺序。
直接插入排序是稳定的。算法时间复杂度O(n2)--[n的平方]
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void insert_sort(int *x, int n) { int i, j, t; for (i=1; i<n; i++) /*要选择的次数:1~n-1共n-1次*/ { /* 暂存下标为i的数。 * 注意:下标从1开始,原因就是开始时第一个数即下标为0的数,前面没有任何数,单单一个,认为它是排好顺序的。 */ t=*(x+i); for (j=i-1; j>=0 && t<*(x+j); j--) /*注意:j=i-1,j--,这里就是下标为i的数,在它前面有序列中找插入位置。*/ { *(x+j+1) = *(x+j); /*如果满足条件就往后挪。最坏的情况就是t比下标为0的数都小,它要放在最前面,j==-1,退出循环*/ } *(x+j+1) = t; /*找到下标为i的数的放置位置*/ } }
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功能:冒泡排序
输入:数组名称(也就是数组首地址)、数组中元素个数
算法思想简单描述:
在要排序的一组数中,对当前还未排好序的范围内的全部数,自上
而下对相邻的两个数依次进行比较和调整,让较大的数往下沉,较
小的往上冒。即:每当两相邻的数比较后发现它们的排序与排序要
求相反时,就将它们互换。
下面是一种改进的冒泡算法,它记录了每一遍扫描后最后下沉数的位置k,这样可以减少外层循环扫描的次数。
冒泡排序是稳定的。算法时间复杂度O(n2)--[n的平方]
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void bubble_sort(int *x, int n) { int j, k, h, t; for (h=n-1; h>0; h=k) /*循环到没有比较范围*/ { for (j=0, k=0; j<h; j++) /*每次预置k=0,循环扫描后更新k*/ { if (*(x+j) > *(x+j+1)) /*大的放在后面,小的放到前面*/ { t = *(x+j); *(x+j) = *(x+j+1); *(x+j+1) = t; /*完成交换*/ k = j; /*保存最后下沉的位置。这样k后面的都是排序排好了的。*/ } } } }
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功能:希尔排序
输入:数组名称(也就是数组首地址)、数组中元素个数
算法思想简单描述:
在直接插入排序算法中,每次插入一个数,使有序序列只增加1个节点,并且对插入下一个数没有提供任何帮助。如果比较相隔较远距离(称为增量)的数,使得数移动时能跨过多个元素,则进行一次比较就可能消除多个元素交换。Dshell于1959年在以他名字命名的排序算法中实现了这一思想。算法先将要排序的一组数按某个增量d分成若干组,每组中记录的下标相差d对每组中全部元素进行排序,然后再用一个较小的增量对它进行,在每组中再进行排序。当增量减到1时,整个要排序的数被分成一组,排序完成。
下面的函数是一个希尔排序算法的一个实现,初次取序列的一半为增量,以后每次减半,直到增量为1。
希尔排序是不稳定的。
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void shell_sort(int *x, int n) { int h, j, k, t; for (h=n/2; h>0; h=h/2) /*控制增量*/ { for (j=h; j<n; j++) /*这个实际上就是上面的直接插入排序*/ { t = *(x+j); for (k=j-h; (k>=0 && t<*(x+k)); k-=h) { *(x+k+h) = *(x+k); } *(x+k+h) = t; } } }
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功能:快速排序
输入:数组名称(也就是数组首地址)、数组中起止元素的下标
算法思想简单描述:
快速排序是对冒泡排序的一种本质改进。它的基本思想是通过一趟扫描后,使得排序序列的长度能大幅度地减少。在冒泡排序中,一次扫描只能确保最大数值的数移到正确位置,而待排序序列的长度可能只减少1。快速排序通过一趟扫描,就能确保某个数(以它为基准点吧)
的左边各数都比它小,右边各数都比它大。然后又用同样的方法处理它左右两边的数,直到基准点的左右只有一个元素为止。它是由C.A.R.Hoare于1962年提出的。
显然快速排序可以用递归实现,当然也可以用栈化解递归实现。
下面的函数是用递归实现的,有兴趣的朋友可以改成非递归的。
快速排序是不稳定的。最理想情况算法时间复杂度O(nlog2n),最坏O(n2)
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void quick_sort(int *x, int low, int high) { int i, j, t; if (low < high) /*要排序的元素起止下标,保证小的放在左边,大的放在右边。这里以下标为low的元素为基准点*/ { i = low; j = high; t = *(x+low); /*暂存基准点的数*/ while (i<j) /*循环扫描*/ { while (i<j && *(x+j)>t) /*在右边的只要比基准点大仍放在右边*/ { j--; /*前移一个位置*/ } if (i<j) { *(x+i) = *(x+j); /*上面的循环退出:即出现比基准点小的数,替换基准点的数*/ i++; /*后移一个位置,并以此为基准点*/ } while (i<j && *(x+i)<=t) /*在左边的只要小于等于基准点仍放在左边*/ { i++; /*后移一个位置*/ } if (i<j) { *(x+j) = *(x+i); /*上面的循环退出:即出现比基准点大的数,放到右边*/ j--; /*前移一个位置*/ } } *(x+i) = t; /*一遍扫描完后,放到适当位置*/ quick_sort(x,low,i-1); /*对基准点左边的数再执行快速排序*/ quick_sort(x,i+1,high); /*对基准点右边的数再执行快速排序*/ } }
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