C语言超详细讲解排序算法上篇

目录
  • 1、直接插入排序
  • 2、希尔排序（缩小增量排序）
  • 3、直接选择排序
  • 4、堆排序

进入正式内容之前，我们先了解下初阶常见的排序分类 ：我们今天讲前四个！

1、直接插入排序

基本思想：当插入第i(i>=1)个元素时，前面的array[0],array[1],…,array[i-1]已经排好序，此时用array[i]的排 序码与array[i-1],array[i-2],…的排序码顺序进行比较，找到插入位置即将array[i]插入，原来位置上的元素顺序后移！

直接插入排序的特性总结：

1. 元素集合越接近有序，直接插入排序算法的时间效率越高

2. 时间复杂度：O(N^2) 、空间复杂度：O(1)

3. 稳定性：稳定

void InsertSort(int* a, int n)
{
    //直接插入排序 ———— 升序
	for (int i = 0; i < n - 1; ++i)
	{
		int end = i;
		int tmp = a[end + 1];
		while (end >= 0)
		{
			if (a[i] > tmp) //如果比tmp大的话就往后移
			{
				a[end + 1] = a[end];
				--end;
			}
			else  //如果tmp比当前元素大的话就不需要交换位置了，直接跳出循环！
			{
				break;
			}
		}
		a[end + 1] = tmp; // 最后把tmp放到比他小的元素后面！
	}
}

2、希尔排序（缩小增量排序）

基本思想：先选定一个整数，把待排序文件中所有记录分成个组，所有距离为gap的记录分在同一组内，并对每一组内的记录进行排序。然后重复分组和排序的工作。当到达gap=1时，所有记录在统一组内排好序。

希尔排序的特性总结：

1. 希尔排序是对直接插入排序的优化。

2. 当gap > 1时都是预排序，目的是让数组更接近于有序。当gap == 1时，数组已经接近有序的 了，这样就会很快。这样整体而言，可以达到优化的效果。

3. 希尔排序的时间复杂度不好计算，需要进行推导，推导出来平均时间复杂度： O(N^1.3— N^2）

4. 稳定性：不稳定

void ShellSort(int* a, int n)
{
    //希尔排序————升序
	int gap = n;
	while (gap > 1)
	{
		gap = gap / 2;
		for (int i = 0; i < n - gap; ++i)
		{
			int end = i;
			int tmp = a[end + gap];
			while (end >= 0)
			{
				if (a[end] > tmp)
				{
					a[end + gap] = a[end];
					end = end - gap;
				}
				else
				{
					break;
				}
				a[end + gap] = tmp;
			}
		}
	}
}

3、直接选择排序

基本思想:

在元素集合array[i]--array[n-1]中选择关键码最大(小)的数据元素 若它不是这组元素中的最后一个(第一个)元素，则将它与这组元素中的最后一个(第一个)元素交换 在剩余的array[i]--array[n-2]（array[i+1]--array[n-1]）集合中，重复上述步骤，直到集合剩余1个元素。

直接选择排序的特性总结：(因为特别简单就不画图了直接上代码)

1. 直接选择排序思考非常好理解，但是效率不是很好。实际中很少使用

2. 时间复杂度：O(N^2) 、空间复杂度：O(1)

3. 稳定性：不稳定

这里我们用一个优化版本，每次确定两个数的最终位置：

void Swap(int* p1, int* p2)
{
	int tmp = *p1;
	*p1 = *p2;
	*p2 = tmp;
}

void SelectSort(int* a, int n)
{
	int begin = 0;
	int end = n - 1;
	while (begin < end)
	{
		int min = begin;
		int max = begin;

		for (int i = begin; i <= end; ++i)
		{
			if (a[i] < a[min])
			{
				min = i;
			}
			if (a[i] > a[max])
			{
				max = i;
			}
		}
		Swap(&a[min], &a[begin]);
		if (max == begin) //如果max等于begin的话就证明最大值是begin的位置
                          //需要修正max的位置
		{
			max = min;
		}
		Swap(&a[max], &a[end]);
		++begin;
		--end;
	}
}

4、堆排序

堆排序(Heapsort)是指利用堆积树（堆）这种数据结构所设计的一种排序算法，它是选择排序的 一种。它是通过堆来进行选择数据。需要注意的是排升序要建大堆，排降序建小堆。

堆排序的特性总结：

1. 堆排序使用堆来选数，效率就高了很多。

2. 时间复杂度：O(N*logN) 、空间复杂度：O(1)

3. 稳定性：不稳定

void AdjustDown(int* a, int n, int root)
{
	int parent = root;
	int child = parent * 2 + 1;
	while (child < n)
	{
		if (child + 1 < n && a[child] < a[child + 1])
		{
			child = child + 1;
		}
		if (a[child] > a[parent])
		{
			Swap(&a[child], &a[parent]);
			parent = child;
			child = parent * 2 + 1;
		}
		else
		{
			break;
		}
	}
}

void HeapSort(int* a, int n)
{
	for (int i = (n - 1 - 1) / 2; i >= 0; --i)
	{
		AdjustDown(a, n, i);
	}
	int end = n - 1;
	while (end > 0)
	{
		Swap(&a[0], &a[end]);
		AdjustDown(a, end, 0);
		--end;
	}
}

建议小伙伴们看完之后一定要自己尝试画图，以及代码练习！如果前面C语言代码量不多的话，写起来也会很吃力的！里面也涉及到了二叉树的相关知识，如果有疑问可以直接联系我！

小伙伴们，咱们软件这一行，实力才是硬道理，爱打篮球的程序猿想送你们一句话：虽然过去不能改变，但未来可以！加油，趁现在！

gitee(码云)：Mercury. (zzwlwp) - Gitee.com

到此这篇关于C语言超详细讲解排序算法上篇的文章就介绍到这了,更多相关C语言 排序算法内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！

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