C语言数据结构经典10大排序算法刨析

1、冒泡排序

// 冒泡排序
#include 
#include 

// 采用两层循环实现的方法。
// 参数arr是待排序数组的首地址，len是数组元素的个数。
void bubblesort1(int *arr,unsigned int len)
{
  if (len<2) return; // 数组小于2个元素不需要排序。

  int ii;    // 排序的趟数的计数器。
  int jj;    // 每趟排序的元素位置计数器。
  int itmp;  // 比较两个元素大小时交换位置用到的临时变量。

  // 44,3,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48  
  for (ii=len-1;ii>0;ii--)  // 一共进行len-1趟比较。
  {
    for (jj=0;jjarr[jj+1])  // 如果前面的元素大于后面的元素，则交换它位的位置。
      {
        itmp=arr[jj+1];
        arr[jj+1]=arr[jj];
        arr[jj]=itmp;
      }
    }
  }
}

// 采用递归实现的方法。
// 参数arr是待排序数组的首地址，len是数组元素的个数。
void bubblesort2(int *arr,unsigned int len)
{
  if (len<2) return; // 数组小于2个元素不需要排序。

  int ii;    // 排序的元素位置计数器。
  int itmp;  // 比较两个元素大小时交换位置用到的临时变量。

  for (ii=0;iiarr[ii+1])  // 如果前面的元素大于后面的元素，则交换它位的位置。
    {
      itmp=arr[ii+1];
      arr[ii+1]=arr[ii];
      arr[ii]=itmp;
    }
  }

  bubblesort2(arr,--len);
}

int main(int argc,char *argv[])
{
  int arr[]={44,3,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48};
  int len=sizeof(arr)/sizeof(int);

  bubblesort1(arr,len);

  // 显示排序结果。
  int ii;
  for (ii=0;ii 
 

2、选择排序

// 选择排序
#include 
#include 

// 交换两个变量的值。
void swap(int *x,int *y)
{
  int itmp=*x;
  *x=*y;
  *y=itmp;
}

// 采用两层循环实现的方法。
// 参数arr是待排序数组的首地址，len是数组元素的个数。
void selectsort1(int *arr,unsigned int len)
{
  if (len<2) return; // 数组小于2个元素不需要排序。

  int ii;      // 排序的趟数的计数器。
  int jj;      // 每趟排序的元素位置计数器。
  int iminpos; // 每趟循环选出的最小值的位置（数组的下标）。

  // 44,3,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48  
  for (ii=0;ii 
 

3、插入排序

// 插入排序
#include 
#include 

// 参数arr是待排序数组的首地址，len是数组元素的个数。
void insertsort(int *arr,unsigned int len)
{
  if (len<2) return; // 数组小于2个元素不需要排序。

  int itmp;  // 当前需要排序的元素的值。
  int ii;    // 需要排序元素的计数器。
  int jj;    // 插入排序时，需要后移元素的计数器。

  for (ii=1;ii=0&&arr[jj]>itmp);jj--)
    for (jj=ii-1;jj>=0;jj--)
    {
      if (arr[jj]<=itmp) break;

      arr[jj+1]=arr[jj]; // 逐个元素后移。
    }

    arr[jj+1]=itmp; // 插入当前排序元素。
  }
}


int main(int argc,char *argv[])
{
  int arr[]={44,3,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48};
  int len=sizeof(arr)/sizeof(int);

  insertsort(arr,len);   // 调用插入排序函数对数组排序。

  // 显示排序结果。
  int yy; for (yy=0;yy 
 

4、希尔排序

// 希尔排序
#include 
#include 

// 对希尔排序中的单个组进行排序。
// arr-待排序的数组，len-数组总的长度，ipos-分组的起始位置，istep-分组的步长（增量）。
void groupsort(int *arr, int len, int ipos,int istep)
{
  int itmp;  // 当前需要排序的元素的值。
  int ii;    // 需要排序元素的计数器。
  int jj;    // 插入排序时，需要后移元素的计数器。

  for (ii=ipos+istep;ii=0&&arr[jj]>itmp);jj=jj-istep)
    for (jj=ii-istep;jj>=0;jj=jj-istep)
    {
      if (arr[jj]<=itmp) break;  

      arr[jj+istep]=arr[jj];  // 逐个元素后移。
    }

    arr[jj+istep]=itmp; // 插入当前排序元素。
  }
}

// 希尔排序，arr是待排序数组的首地址，len是数组的大小。
void shellsort(int *arr,unsigned int len)
{
  int ii,istep;

  // istep为步长，每次减为原来的一半取整数，最后一次必定为1。
  for (istep=len/2;istep>0;istep=istep/2)
  {
    // 共istep个组，对每一组都执行插入排序。
    for (ii=0;ii 
 

5、快速排序

// 快速排序
#include 
#include 

void quicksort(int *arr,unsigned int len)
{
  if (len<2) return;  // 数组的元素小于2个就不用排序了。

  int itmp=arr[0];  // 选取最左边的数作为中心轴。
  int ileft=0;      // 左下标。
  int iright=len-1; // 右下标。
  int imoving=2;    // 当前应该移动的下标，1-左下标；2-右下标。

  while (ileft=itmp) { iright--; continue; }
      
      // 如果右下标位置元素的值小于中心轴，把它填到左下标的坑中。
      arr[ileft]=arr[iright];
      ileft++;    // 左下标向右移动。
      imoving=1;  // 下次循环将移动左下标。
      continue;
    }

    if (imoving==1) // 移动左下标的情况。
    {
      // 如果左下标位置元素的值小等于中心轴，继续移动左下标。
      if (arr[ileft]<=itmp) { ileft++; continue; }

      // 如果左下标位置元素的值大于中心轴，把它填到右下标的坑中。
      arr[iright]=arr[ileft];
      iright--;   // 右下标向左移动。
      imoving=2;  // 下次循环将移动右下标。
      continue;
    }
  }

  // 如果循环结束，左右下标重合，把中心轴的值填进去。
  arr[ileft]=itmp;

  quicksort(arr,ileft);             // 对中心轴左边的序列进行排序。
  quicksort(arr+ileft+1,len-ileft-1); // 对中心轴右边的序列进行排序。
}

int main(int argc,char *argv[])
{
  int arr[]={44,3,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48};
  int len=sizeof(arr)/sizeof(int);

  quicksort(arr,len);   // 调用插入排序函数对数组排序。

  // 显示排序结果。
  int yy; for (yy=0;yy 
 

6、归并排序

// 采用递归的方法实现归并排序
#include 
#include 
#include 

// 采用递归的方法实现归并排序函数。
// arr-待排序数组的首地址，arrtmp-用于排序的临时数组的首地址
// start-排序区间第一个元素的位置，end-排序区间最后一个元素的位置。
void _mergesort(int *arr,int *arrtmp,int start,int end) 
{
  // 如果start>=end，表示该区间的元素少于两个，递归终止。
  if (start>=end) return; 

  int mid=start+(end-start)/2;  // 计算排序区间中间的位置。

  int istart1=start,iend1=mid;  // 区间左边元素的第一和最后一个元素的位置。
  int istart2=mid+1,iend2=end;  // 区间右边元素的第一和最后一个元素的位置。

  _mergesort(arr,arrtmp,istart1,iend1);   // 对区间左边元素递归排序。
  _mergesort(arr,arrtmp,istart2,iend2);   // 对区间右边元素递归排序。

  int ii=start; // 已排序数组arrtmp的计数器。

  // 把区间左右两边数列合并到已排序数组arrtmp中。
  while (istart1<=iend1 && istart2<=iend2)
    arrtmp[ii++]=arr[istart1] 
 

// 采用循环的方法实现归并排序函数
#include 
#include 
#include 

int min(int x,int y) { return x 
 

7、堆排序

// 堆排序
#include 
#include 

// 交换两个元素的值。
void swap(int *a,int *b) { int temp=*b; *b=*a; *a=temp; }

// 采用循环实现heapify（元素下沉）。
// arr-待排序数组的地址，start-待heapify节点的下标，end-待排序数组最后一个元素的下标。
void heapify(int *arr,int start,int end) 
{
  // 确定父节点和左子节点的数组下标。
  int dad=start;
  int son=dad*2+1;

  // 如果子节点的下标没有超出范围，循环继续。
  while (son<=end) 
  { 
    // 先比较两個子节点大小，选择最大的。
    if ((son+1<=end) && (arr[son]arr[son]) return;

    // 否则交换父子內容再继续子节点和孙节点比较。
    swap(&arr[dad],&arr[son]);
    dad=son;
    son=dad*2+1;
  }
}

// 采用递归实现heapify。
void heapify1(int *arr,int start,int end) 
{
  // 确定父节点和左子节点的数组下标。
  int dad=start;
  int son=dad*2+1;

  // 如果子节点的下标没有超出范围，循环继续。
  if (son>end ) return;

  // 先比较两個子节点大小，选择最大的。
  if ((son+1<=end) && (arr[son]arr[son]) return;

  // 否则交换父子內容再继续子节点和孙节点比较。
  swap(&arr[dad],&arr[son]);

  heapify(arr,son,end);
}

void heapsort(int *arr, int len) 
{
  int ii;

  // 初始化堆，从最后一個父节点开始调整。
  for (ii=(len-1)/2;ii>=0;ii--) heapify(arr,ii,len-1);

  // 把第一个元素和堆最后一个元素交换，然后重新调整，直到排序完毕。
  for (ii=len-1;ii>0;ii--) 
  {
    swap(&arr[0],&arr[ii]);
    heapify(arr,0,ii-1);
  }
}

int main() 
{
  int arr[]={44,3,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48};

  int len=sizeof(arr)/sizeof(int);

  heapsort(arr,len);

  // 显示排序结果。
  int yy; for (yy=0;yy 
 

8、计数排序

// 计数排序（基础版）
#include 
#include 
#include 

// 获取待排序数组的最大元素的值。
int arrmax(int *arr,unsigned int len)
{
  int ii=0;
  int imax=0;

  for (ii=0;ii 
 

9、桶排序

// 桶排序
#include 
#include 
#include 

// 采用两层循环实现冒泡排序的方法。
// 参数arr是待排序数组的首地址，len是数组元素的个数。
void bubblesort(int *arr,unsigned int len)
{
  if (len<2) return; // 数组小于2个元素不需要排序。

  int ii;    // 排序的趟数的计数器。
  int jj;    // 每趟排序的元素位置计数器。
  int itmp;  // 比较两个元素大小时交换位置用到的临时变量。

  // 44,3,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48  
  for (ii=len-1;ii>0;ii--)  // 一共进行len-1趟比较。
  {
    for (jj=0;jjarr[jj+1])  // 如果前面的元素大于后面的元素，则交换它位的位置。
      {
        itmp=arr[jj+1];
        arr[jj+1]=arr[jj];
        arr[jj]=itmp;
      }
    }
  }
}

// 桶排序主函数，参数arr是待排序数组的首地址，len是数组元素的个数。
void bucketsort(int *arr,unsigned int len)
{
  int buckets[5][5];   // 分配五个桶。
  int bucketssize[5];  // 每个桶中元素个数的计数器。

  // 初始化桶和桶计数器。
  memset(buckets,0,sizeof(buckets));
  memset(bucketssize,0,sizeof(bucketssize));

  // 把数组arr的数据放入桶中。
  int ii=0;
  for (ii=0;ii 
 

10、基数排序

#include 
#include 
#include 

// 获取数组arr中最大值，arr-待排序的数组，len-数组arr的长度。
int arrmax(int *arr,unsigned int len)
{
  int ii,imax;

  imax=arr[0];

  for (ii=1;iiimax) imax=arr[ii];

  return imax;
}

// 对数组arr按指数位进行排序。
// arr-待排序的数组，len-数组arr的长度。
// exp-排序指数，exp=1：按个位排序；exp=10：按十位排序；......
void _radixsort(int *arr,unsigned int len,unsigned int exp)
{
  int ii;
  int result[len];       // 存放从桶中收集后数据的临时数组。
  int buckets[10]={0};   // 初始化10个桶。

  // 遍历arr，将数据出现的次数存储在buckets中。
  for (ii=0;ii=0;ii--)
  {
    int iexp=(arr[ii]/exp)%10;
    result[buckets[iexp]-1]=arr[ii];
    buckets[iexp]--;
  }
  
  // 将排序好的数组result复制到数组arr中。
  memcpy(arr,result,len*sizeof(int));
}

// 基数排序主函数，arr-待排序的数组，len-数组arr的长度。
void radixsort(int *arr,unsigned int len)
{
  int imax=arrmax(arr,len);    // 获取数组arr中的最大值。

  int iexp;    // 排序指数，iexp=1：按个位排序；iexp=10：按十位排序；......

  // 从个位开始，对数组arr按指数位进行排序。
  for (iexp=1;imax/iexp>0;iexp=iexp*10)
  {
    _radixsort(arr,len,iexp);
    int yy; printf("exp=%-5d  ",iexp); for (yy=0;yy 
 

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