经常使用排序算法

经常使用的排序算法

在此总结一下经常使用排序算法的代码实现

#include <iostream>
using namespace std;
typedef int ElemType;

/*
1、插入排序
（1）直接插入排序算法
算法思想：将等排序列划分为有序与无序两部分。然后再依次将无序部分插入到已经有序的部分，最后

就能够形成有序序列。
操作过程例如以下：
1）查找出元素L（i）在表中的插入位置K；
2）将表中的第K个元素之前的元素依次后移一个位置；
3）将L（i）拷贝到L（K）。

*/
时间复杂度为：O(n^2)

void InsertSort(ElemType arr[], int length)  
{  
    int i, j;  
    ElemType guard; // 哨兵  

    for (i = 1; i < length; ++i)  
    {  
        if (arr[i] < arr[i-1]) // 在无序部分寻找一个元素。使之插入到有序部分后仍然有序  
        {  
            guard = arr[i];// 拷贝到“哨兵”  

            // 将第i个元素之前的元素依次后移一个位置  
            for (j = i - 1; arr[j] > guard; j--)  
            {  
                arr[j + 1] = arr[j];  
            }  

            arr[j + 1] = guard; // 拷贝到插入位置  
        }  
    }  
}

/
2、折半插入排序
使用于排序表为顺序存储的线性表
在查找插入位置时。採用折半查找
算法思想是：
1）设置折半查找范围；
2）折半查找
3）移动元素
4）插入元素
5）继续操作1）、2）、3）、4）步，直到表成有序。 /

void BinaryInsertSort(ElemType arr[], int length)  
{  
    int i, j, low, high, mid;  
    ElemType tmp;  

    for ( i = 1; i < length; ++i )  
    {  
        tmp = arr[i]; // 拷贝到哨兵  

        // 设置折半查找范围  
        low = 0;        
        high = i;  

        while (low <= high) // 折半查找  
        {  
            mid = (low + high) / 2;  

            if (arr[mid] > tmp) // 在左半部分查找  
            {  
                high = mid - 1;  
            }  
            else  
            {  
                low = mid + 1; // 在右半部分查找  
            }  
        }  

        // 移动元素  
        for ( j = i - 1; j >= high + 1; --j )  
        {  
            arr[j + 1] = arr[j];  
        }  

        arr[j + 1] = tmp;  
    }  
}

/
3、希尔(Shell)排序
基本思想：
先将待排序的表切割成若干个形若L[i, i+d, i+2d, ..., i+kd]的“特殊”子表，分别进行直接插入排序。
当整个表已呈“基本有序”时，再对全体记录进行一次直接插入排序。

算法过程：
1）先取一个小于n的步长d1,把表中所有记录分成d1个组。所有距离为d1的倍数的记录放在同一组中。在各
组中进行直接插入排序。
2）然后取第二个步长d2 < d1, 反复步骤1
3）直到dk = 1，再进行最后一次直接插入排序 /

void ShellSort(ElemType arr[], int length)  
{  
    int i, j, dk = length / 2;  
    ElemType tmp;  

    while (dk >= 1)// 控制步长  
    {  
        for (i = dk; i < length; ++i)  
        {  
            if (arr[i] < arr[i - dk])  
            {  
                tmp = arr[i]; // 暂存  

                // 后移  
                for (j = i - dk; j >= 0 && tmp < arr[j]; j -= dk)  
                {  
                    arr[j + dk] = arr[j];  
                }  

                arr[j + dk] = tmp;  
            }  
        }  

        dk /= 2;  
    }  
}

/
4、冒泡排序算法
基本思想：
如果待排序的表长为n， 从后向前或从前向后两两比較相邻元素的值。若为逆序，则交换之。直到序列比較完。
这样一回就称为一趟冒泡。这样值较大的元素往下“沉”，而值较小的元素入上“浮”。
时间复杂度为O(n^2) /

void BubbleSort(ElemType arr[], int length)  
{  
    int i, j;  
    ElemType tmp;  

    for (i = 0; i < length - 1; ++i)// 趟次  
    {  
        for (j = i + 1; j < length; ++j)  
        {  
            if (arr[i] > arr[j])  
            {  
                tmp = arr[i];  
                arr[i] = arr[j];  
                arr[j] = tmp;  
            }  
        }  
    }  
}

/
5、高速排序算法
基本思想：基于分治法。在待排序的n个元素中任取一个元素pivot作为基准。通过一趟排序将待排序表划分为独立的
两部分L[1..k-1]和L[k+1 .. n],使得第一部分中的全部元素值都小于pivot。而第二部分中的全部元素值都大于pivot，
则基准元素放在了其终于位置L（K）上，这个过程为一趟高速排序。而后分别递归地对两个子表反复上述过程，直到每
部分内仅仅有一个元素或为空为止，即全部元素都放在了其终于位置上。

 /

int Partition(ElemType arr[], int left, int right)  
{  
    ElemType pivot = arr[left]; // 以当前表中第一个元素为枢轴值  

    while (left < right)  
    {  
        // 从右向左找一个比枢轴值小的元素的位置  
        while (left < right && arr[right] >= pivot)   
        {  
            --right;  
        }  

        arr[left] = arr[right]; // 将比枢轴值小的元素移动到左端  

        // 从左向右查找比枢轴值大的元素的位置  
        while (left < right && arr[left] <= pivot)  
        {  
            ++left;   
        }  

        arr[right] = arr[left];// 将比枢轴值大的元素移动到右端  
    }  

    arr[left] = pivot; // 将枢轴元素放在终于位置  

    return left;  
}  

void QuickSort(ElemType arr[], int left, int right)  
{  
    if (left < right)  
    {  
        int pivotPos = Partition(arr, left, right); // 划分  
        QuickSort(arr, left, pivotPos - 1); // 高速排序左半部分  
        QuickSort(arr, pivotPos + 1, right); // 高速排序右半部分  
    }  
}

/
6、简单选择排序算法
基本思想：
如果排序表为L[1...n],第i趟排序从表中选择keyword最小的元素与Li交换，第一趟排序能够确定一个元素的
终于位置，这样经过n-1趟排序就能够使得整个排序表有序。 /

void SelectSort(ElemType arr[], int length)  
{  
    int i, j, min;  
    ElemType tmp;  

    for (i = 0; i < length - 1; ++i) // 须要n-1趟  
    {  
        min = i;  

        for (j = i + 1; j < length; ++j)  
        {  
            if (arr[j] < arr[min]) // 每一趟选择元素值最小的下标  
            {  
                min = j;  
            }  
        }  

        if (min != i) // 假设第i趟的Li元素值该趟找到的最小元素值，则交换，以使Li值最小  
        {  
            tmp = arr[i];  
            arr[i] = arr[min];  
            arr[min] = tmp;  
        }  
    }  
}

/
7、堆排序算法
堆的定义例如以下：n个keyword序列号L[1..n]称为堆，仅当该序列满足：
1）L(i) <= L(2i)且L(i) <= L(2i+1) 或 2)L(i) >= L(2i)且L(i) >= L(2i+1)
满足第一种情况的堆，称为小根堆（小顶堆）；
满足另外一种情况的堆。称为大根堆（大顶堆）。 /

void HeapAdjust(ElemType *a,int i,int size)  //调整堆   
{  
    int lchild = 2 * i;       //i的左孩子节点序号   
    int rchild = 2 * i + 1;     //i的右孩子节点序号   
    int max = i;            //暂时变量   

    if(i <= size / 2)          //假设i是叶节点就不用进行调整   
    {  
        if (lchild <= size && a[lchild] > a[max])  
        {  
            max = lchild; // 左孩子比双亲值还大，须要调整  
        }    

        if (rchild <= size && a[rchild] > a[max])  
        {  
            max = rchild;// 右孩子比双亲值还大。须要调整  
        }  

        if (max != i) // 须要调整  
        {  
            ElemType tmp = a[max];  
            a[max] = a[i];  
            a[i] = tmp;  

            HeapAdjust(a, max, size);    //避免调整之后以max为父节点的子树不是堆   
        }  
    }          
}  

void BuildHeap(ElemType *a,int size)    //建立堆   
{  
    for (int i = size / 2; i >= 0; i--)    //非叶节点最大序号值为size/2   
    {  
        HeapAdjust(a, i, size);      
    }      
}   

void HeapSort(ElemType *a, int size)    //堆排序   
{  
    BuildHeap(a,size);  

    for(int i = size - 1; i >= 0; i--)  
    {  
        swap(a[0], a[i]);           //交换堆顶和最后一个元素，即每次将剩余元素中的最大者放到最后面   
        BuildHeap(a, i-1);        //将余下元素又一次建立为大顶堆   
        HeapAdjust(a,1,i-1);      //又一次调整堆顶节点成为大顶堆  
    }  
}   

void Display(ElemType arr[], int length)  
{  
    for ( int i = 0; i < length; ++i )  
    {  
        cout << arr[i] << " ";  
    }  

    cout << endl;  
}  
int main()  
{  
    ElemType arr[] = {2, 1, 5, 3, 4, 0, 6, 9, -1, 4, 12};  

    //InsertSort(arr, sizeof(arr) / sizeof(ElemType));  
    //BinaryInsertSort(arr, sizeof(arr) / sizeof(ElemType));  
    //ShellSort(arr, sizeof(arr) / sizeof(ElemType));  
    //BubbleSort(arr, sizeof(arr) / sizeof(ElemType));  
    //QuickSort(arr, 0,  sizeof(arr) / sizeof(ElemType) - 1);  
    HeapSort(arr, sizeof(arr) / sizeof(ElemType));  
    Display(arr, sizeof(arr) / sizeof(ElemType));  

    return 0;  
}