【数据结构】C++ 10种排序算法汇总

思路仅供参考（参考浙大陈越姥姥数据结构）

1. 冒泡排序
2. 插入排序
3. 选择排序
4. 希尔排序
5. 堆排序
6. 快速排序
7. 归并排序（递归）
8. 基数排序

#include 
#include 
#include 
using namespace std;


// 冒泡排序
void bubble_sort(int arr[], int n) {
    for(int i=n-1; i>=0; i--) {
        bool flag = true;
        for(int j=0; j<i; j++) {
            if(arr[j]>arr[j+1]) {
                flag = false;
                swap(arr[j], arr[j+1]);
            }
        }
        if(flag)
            break;
    }
}

// 插入排序
void insertion_sort(int arr[], int n) {
    for(int i=1; i<n; i++) {
        int tmp = arr[i];
        int j;
        for(j=i; j>=1 && tmp<arr[j-1]; j--) 
            arr[j] = arr[j-1];
        arr[j] = tmp;
    }
}

// 选择排序
int find_min(int arr[], int i, int right) {
    int ans_pos;
    int min_elem = INT_MAX;
    for(; i<=right; i++) {
        if(arr[i] < min_elem) {
            min_elem = arr[i];
            ans_pos = i;
        }
    }
    return ans_pos;
}

void select_sort(int arr[], int n) {
    for(int i=0; i<n-1; i++) {
        int min_pos = find_min(arr, i, n-1);
        swap(arr[i], arr[min_pos]);
    }
}

// 希尔排序
void shell_sort(int arr[], int n) {
    int h = 1;
    while(h <= n/3)
        h = h*3 + 1;
    while(h>=1) {
        for(int i=h; i<n; i++) {
            int tmp = arr[i];
            int j;
            for(j=i; j>=h && tmp<arr[j-h]; j-=h)
                arr[j] = arr[j-h];
            arr[j] = tmp;
        }
        h /=3;
    }
}

// ***************************************************

// 堆排序
void adjust(int arr[], int n, int i) {      // n是元素个数！！，非下标
    int child, parent;
    int max_elem = arr[i];
    for(parent=i; parent*2+1 <= n-1; parent=child) {
        child = parent*2+1;
        if(child+1 <= n-1 && arr[child+1] > arr[child])
            child++;
        if(max_elem > arr[child])
            break;
        else
            arr[parent] = arr[child];
    }
    arr[parent] = max_elem;
}

void heap_sort(int arr[], int n) {
    for(int i=n/2; i>=0; i--)
        adjust(arr, n, i);
    for(int i=n-1; i>0; i--) {
        swap(arr[0], arr[i]);       // 把最大[0号]的交换到数组最后
        adjust(arr, i, 0);      // 再以[0]为根节点，进行heap的调整（此时i=n-1，剩余n-1个元素）
    }
}

// 快速排序
int median3(int arr[], int L, int R) {
    int mid = L + (R - L)/2;
    if(arr[L] > arr[mid])
        swap(arr[L], arr[mid]);
    if(arr[L] > arr[R])
        swap(arr[L], arr[R]);
    if(arr[mid] > arr[R])
        swap(arr[mid], arr[R]);
    swap(arr[mid], arr[R - 1]);
    return arr[R - 1];
}

void quicksort(int arr[], int L, int R) {
    if(L > R)
        return;
    // int mid = L + (R-L)/2;
    int pivot = median3(arr, L, R);
    int i = L;
    int j = R-1;
    while(i<j) {
        while(arr[++i] < pivot) {}
        while(arr[--j] > pivot) {}
        if(i < j)
            swap(arr[i], arr[j]);
    }
    swap(arr[i], arr[R-1]);
    quicksort(arr, L, i-1);
    quicksort(arr, i+1, R);
}

void quick_sort(int arr[], int n) {
    quicksort(arr, 0, n-1);
}

// 归并排序
void merge(int arr[], int tmp[], int L, int R, int rightEnd) {
    int leftEnd = R - 1;
    int num_elem = rightEnd - L + 1;
    int left = L;
    while(L <= leftEnd && R <= rightEnd) {
        if(arr[L] < arr[R])
            tmp[left++] = arr[L++];
        if(arr[L] > arr[R])
            tmp[left++] = arr[R++];
    }
    while(L <= leftEnd)
        tmp[left++] = arr[L++];
    while(R <= rightEnd)
        tmp[left++] = arr[R++];

    for(int i=0; i<num_elem; i++) {
        arr[rightEnd] = tmp[rightEnd];
        rightEnd--;
    }
}

void msort(int arr[], int tmp[], int L, int rightEnd) {
    if(L < rightEnd) {
        int mid = L + (rightEnd - L)/2;
        msort(arr, tmp, L, mid);
        msort(arr, tmp, mid+1, rightEnd);
        merge(arr, tmp, L, mid+1, rightEnd);
    }
}

void merge_sort(int arr[], int n) {
    int tmp[n] = {};
    msort(arr, tmp, 0, n-1);
}

// 基数排序
#define radix 10
#define maxdigit 4

typedef struct node* Node;
struct node{
    int val;
    Node next;
};

struct BU{
    Node head;
    Node tail;
};

int get_digit(int num, int D) {
    int ans;
    for(int i=1; i<=D; i++) {
        ans = num %10;
        num = num/10;
    }
    return ans;
}

void radix_sort(int arr[], int n) {
    // 初始化List
    Node List = NULL;
    for(int i=0; i<n; i++) {
        Node tmp = new node;
        tmp->val = arr[i];
        tmp->next = List;
        List = tmp;
    }
    
    // 初始化桶
    BU B[radix];
    for(int i=0; i<radix; i++) {
        B[i].head = NULL;
        B[i].tail = NULL;
    }

    // digit循环开始
    for(int D = 1; D<=maxdigit; D++) {
        // 入桶
        for(int i=0; i<n; i++) {
            int num = List->val;
            int bu_pos = get_digit(num, D);

            Node tmp = List;
            List = List->next;
            tmp->next = NULL;

            if(B[bu_pos].head==NULL) {
                B[bu_pos].head = tmp;
                B[bu_pos].tail = tmp;
            }
            else {
                B[bu_pos].tail->next = tmp;
                B[bu_pos].tail = tmp;
            }
        }
        cout << "for debug" << endl;

        // 出桶->List
        List = NULL;
        for(int i=radix-1; i>=0; i--) {
            if(B[i].head) {
                B[i].tail->next = List;
                List = B[i].head;

                B[i].head = NULL;
                B[i].tail = NULL;
            }
        }
    }

    for(int i=0; i<n; i++) {
        arr[i] = List->val;
        List = List->next;
    }
}


int main()
{
    int arr[] = {46,63,88,24,17,9,721,32,55};
    // bubble_sort(arr, 9);
    // insertion_sort(arr, 9);
    // select_sort(arr, 9);
    // shell_sort(arr, 9);

    // heap_sort(arr ,9);
    // quick_sort(arr, 9);
    // merge_sort(arr, 9);
    radix_sort(arr, 9);


    for(int i=0; i<9; i++)
        cout << arr[i] << ' ';

    return 0;
}