C语言排序算法学习

排序算法是计算机科学中的一个经典问题,常被用于面试或者课程作业中。下面介绍常见的几种排序算法及其实际举例。

冒泡排序(Bubble Sort)

冒泡排序是一种基础的排序算法,它的原理是从数组的第一个元素开始,依次比较相邻的两个元素,如果前面的元素比后面的元素大,则交换它们的位置。这样一趟下来,最大的元素就会被交换到数组的最后一个位置,然后再从第一个元素开始重复这个过程,直到整个数组排序完成。

以下是冒泡排序的C语言代码实现:

void bubbleSort(int arr[], int n) {
    int i, j;
    for (i = 0; i < n-1; i++) {
        for (j = 0; j < n-i-1; j++) {
            if (arr[j] > arr[j+1]) {
                int temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j+1];
                arr[j+1] = temp;
            }
        }
    }
}

选择排序(Selection Sort)

选择排序也是一种基础的排序算法,它的原理是从数组中找到最小的元素,然后将它和数组的第一个元素交换位置。然后在剩下的元素中找到最小的元素,将它和数组的第二个元素交换位置。以此类推,直到整个数组排序完成。

以下是选择排序的C语言代码实现:

void selectionSort(int arr[], int n) {
    int i, j, min_idx;
    for (i = 0; i < n-1; i++) {
        min_idx = i;
        for (j = i+1; j < n; j++) {
            if (arr[j] < arr[min_idx]) {
                min_idx = j;
            }
        }
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[min_idx];
        arr[min_idx] = temp;
    }
}

插入排序(Insertion Sort)

插入排序的原理是将数组分为已排序的和未排序的两个部分,然后将未排序的元素一个一个插入到已排序的部分中,直到整个数组排序完成。

以下是插入排序的C语言代码实现:

void insertionSort(int arr[], int n) {
    int i, j, key;
    for (i = 1; i < n; i++) {
        key = arr[i];
        j = i - 1;
        while (j >= 0 && arr[j] > key) {
            arr[j+1] = arr[j];
            j = j - 1;
        }
        arr[j+1] = key;
    }
}

快速排序(Quick Sort)

快速排序是一种高效的排序算法,它的原理是选取一个基准元素,然后将数组中小于基准元素的元素放在基准元素的左边,大于基准元素的元素放在基准元素的右边。然后对左右两个部分分别递归地进行快速排序,直到整个数组排序完成。

以下是快速排序的C语言代码实现:

void quickSort(int arr[], int low, int high) {
    if (low < high) {
        int pi = partition(arr, low, high);
        quickSort(arr, low, pi-1);
        quickSort(arr, pi+1, high);
    }
}

int partition(int arr[], int low, int high) {
    int pivot = arr[high];
    int i = low - 1;
    for (int j = low; j < high; j++) {
        if (arr[j] < pivot) {
            i++;
            int temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }
    }
    int temp = arr[i+1];
    arr[i+1] = arr[high];
    arr[high] = temp;
    return i+1;
}

希尔排序(Shell Sort)

希尔排序是一种高效的排序算法,它是插入排序的改进版。它的原理是将数组中相隔一定间隔的元素分为一组,对每组进行插入排序,然后逐渐减小间隔,重复上述过程,直到间隔为1,也就是插入排序。希尔排序的时间复杂度为O(n2)或O(n3/2),具体取决于间隔序列的选择。

以下是希尔排序的C语言代码实现:

void shellSort(int arr[], int n) {
    int i, j, gap;
    for (gap = n/2; gap > 0; gap /= 2) {
        for (i = gap; i < n; i++) {
            int temp = arr[i];
            for (j = i; j >= gap && arr[j-gap] > temp; j -= gap) {
                arr[j] = arr[j-gap];
            }
            arr[j] = temp;
        }
    }
}

归并排序(Merge Sort)

归并排序是一种高效的排序算法,它的原理是将数组递归地分成两个子数组,然后将两个子数组分别排序,最后将它们合并成一个有序的数组。归并排序的时间复杂度为O(nlogn)。

以下是归并排序的C语言代码实现:

void mergeSort(int arr[], int l, int r) {
    if (l < r) {
        int m = l + (r-l)/2;
        mergeSort(arr, l, m);
        mergeSort(arr, m+1, r);
        merge(arr, l, m, r);
    }
}

void merge(int arr[], int l, int m, int r) {
    int i, j, k;
    int n1 = m - l + 1;
    int n2 = r - m;
    int L[n1], R[n2];
    for (i = 0; i < n1; i++) {
        L[i] = arr[l+i];
    }
    for (j = 0; j < n2; j++) {
        R[j] = arr[m+1+j];
    }
    i = 0;
    j = 0;
    k = l;
    while (i < n1 && j < n2) {
        if (L[i] <= R[j]) {
            arr[k] = L[i];
            i++;
        } else {
            arr[k] = R[j];
            j++;
        }
        k++;
    }
    while (i < n1) {
        arr[k] = L[i];
        i++;
        k++;
    }
    while (j < n2) {
        arr[k] = R[j];
        j++;
        k++;
    }
}

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