三种排序算法(直接插入、冒泡、快速)的C++实现

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直接插入

基本思想：将整个队列分为有序区和无序区，然后依次从无序区中选择一个数，按大小顺序插入到有序区中去。图解示意如下，

代码实现

//从小到大排序
void InsertSort(int arr[], int len)
{
    int temp = 0;  //作为对比的临时数据
    //无序区遍历
    for (int i = 1; i < len; i++)
    {
        temp = arr[i];
        //有序区遍历
        for (int j = i - 1; j >= 0 && arr[j] > temp; j--)
        {
            //当发现临时数据比有序区的元素小时，将有序区的元素往前移动一步，
            //而不需要将临时数据插入到空出来的位置，节省移动时间
            arr[j + 1] = arr[j];
        }
        //将临时数据插入到最后满足条件的位置
        arr[j + 1] = temp;
    }
}

冒泡

基本思想：将第一个元素与第二个元素比较，如果第一个元素比第二个元素大，那么就将两者交换，并继续用第二个元素和第三个元素比较，在一个循环结束后，最大的元素会沉到数组的最右边，因此，下次循环就直接到倒数第二个元素为止，最后的一次循环就只剩第一个元素，至此，所有元素都排列完成。图解示意如下，

代码实现

//两个数据交换
void swap(int& a, int& b)
{
    int temp = a;
    b = a;
    a = temp;
}
//基本实现
void BubbleSort(int arr[], int len)
{
    //循环len次
    for (int i = 0; i < len - 1; i++)
    {
        //从头遍历交换相邻两个元素
        for (int j = 0; j < len - i - 1; j++)
        {
            if (arr[j] > arr[j + 1])
            {
                swap(arr[j], arr[j + 1]);
            }
        }
    }

}

/**
*优化实现：对于已经遍历出的有序部分，不需要再遍历
*/
void BubbleSort(int arr[], int len)
{
     //current记录当前所在的位置
     //last记录最后发生交换的位置
     int current = len, last = len - 1;
     while (last < 0)
     {
          for (int i = current = 0; i < last; i++)
          {
              if (arr[i] > arr[i + 1])
              {
                   swap(arr[i], arr[i + 1);
                   current = i;  //记录当前所在的位置
              }
          }
          //若current = 0即表示没有可以交换的元素了，即已经有序了
          last = current;  
     }
}

快速排序

基本思想：首先以某一个位置的数为基准数，然后保证基准数的左边的元素都比基准数小，右边的元素都比基准数大；这样就分成两部分，再对这两部分也做同样的操作，通过这样一次次递归，从而达到排序的目的。图解示意如下，

/**
* @brief 得到基准值
* @param[in] first，是从0开始的z轴顺序
* @param[in] end，是从0开始的z轴顺序
*/
int getPivot(int arr[], int first, int end)
{
    int key = arr[end];  //最后一个元素作为主元
    int i = first;    //插入队列中已有元素的下标
    //从first遍历到倒数第二个元素
    for (int j = first; j < end; j++)
    {
        if (arr[j] <= key)
        {
            swap(arr[j], arr[i]);
            i++;
        }
    }
    //交换i处和end处的元素
    swap(arr[i], arr[end]);
    return i;
}
void QuickSort(int arr[], int first, int end)
{
    if (first < end)
    {
        int pivot = getPivot(arr, first, end);
        QuickSort(arr, first, pivot - 1);   //对基准左边的元素递归排序
        QuickSort(arr, pivot + 1, end);    //对基准右边的元素递归排序
    }
}