排序算法

插入排序

直接插入排序：

• 直接插入排序的思想是（以升序为例）：
  当插入第i(i>=1)个元素sl[i]时,前面的元素：sl[0],sl[1],…,sl[i-1]已经排好序,我们将sl[i]的关键字与sl[i-1], sl[i-2],…,的关键码顺序进行比较,找到第一个比它小的,则sl[i]插到该元素之后。那么怎么保证前面的元素排好序呢?可以从第一号元素开始，前面只有第0号元素 ,这一个元素肯定是排好序的！参见下图。
  

• 代码：

//【例6.6】升序直接插入排序算法，作为【例6.4】Orderedlist<T,size>类的
//成员函数InsertSort()，T为关键字类型。
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
template <typename T,int size>class Orderedlist{
	int maxsize;
	int last;
	T slist[size];
public:
	Orderedlist(){last=-1;maxsize=size;}
	void InsertSort();
	bool Insert(T & elem,int i);
	void print();
	// 无关成员函数省略
};//再次指出分号不可少
template <typename T,int size> bool Orderedlist<T,size>::Insert(T & elem ,int i){
	int j;
	if (i<0||i>last+1||last==maxsize-1) return false;
	else{
		last++;
		for (j=last;j>i;j--) slist[j]=slist[j-1];
		slist[i]=elem;
		return true;
	}
}
template <typename T,int size> void Orderedlist<T,size>::print(){
	int i;
	for(i=0;i<=last;i++){
		slist[i].show();
		if(i%5==4) cout<<endl;
	}
	cout<<endl;
}
template<typename T,int size>void Orderedlist<T,size>::InsertSort(){
	T temp;
	int i,j;
	for (i=1;i<=last;i++){
		temp=slist[i];
		j=i;
		while (j>0&&temp<slist[j-1]){
			slist[j]=slist[j-1];
			j--;//查找与移动同时做
		}
		slist[j]=temp;
	}
}
class Element{
	string  key;
	// 其他域省略
public:
	bool operator<(Element ele){return key<ele.key;}
	void putkey(string k){key=k;}
	void show(){cout<<key<<'\t';}
};//再次指出分号不可少
int main(){
	const int h=10;
	int i;
	Orderedlist<Element,100> ordlist;
	string mslist[h]={"cat","book","car","zoo","fish","cab","dog","cap","fox","can"};
	Element n[h];
	for(i=0;i<h;i++)  n[i].putkey(mslist[i]);
	for(i=0;i<h;i++)  ordlist.Insert(n[i],i); //建立顺序表
	cout<<"未排序表："<<endl;
	ordlist.print();
	ordlist.InsertSort();
	cout<<"已排序表："<<endl;
	ordlist.print();
	return 0;
}

对半插入排序

• 对半插入排序（Binary Insert Sort）：
  是用对半查找的思想取代顺序查找。

• 代码：

//【例6. 7】升序对半插入排序算法，亦作为Orderedlist<T,size >类的成员函数。
//在顺序表已排好序的部分查找后一元素插入位置时，采用对半查找方法。
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
template <typename T,int size>class Orderedlist{
	int maxsize;
	int last;
	T slist[size];
public:
	Orderedlist(){last=-1;maxsize=size;}
	void BinaryInsertSort();
	bool Insert(T & elem,int i);
	void print();
	// 无关成员函数省略
};//再次指出分号不可少
template <typename T,int size> bool Orderedlist<T,size>::Insert(T & elem ,int i){
	int j;
	if (i<0||i>last+1||last==maxsize-1) return false;
	else{
		last++;
		for (j=last;j>i;j--) slist[j]=slist[j-1];
		slist[i]=elem;
		return true;
	}
}
template <typename T,int size> void Orderedlist<T,size>::print(){
	int i;
	for(i=0;i<=last;i++){
		slist[i].show();
		if(i%5==4) cout<<endl;
	}
	cout<<endl;
}
template <typename T,int size> void Orderedlist<T,size>::BinaryInsertSort(){
	T temp;
	int low,high,mid,i,j;
	for (i=1;i<=last;i++){
		temp=slist[i];
		low=0;
		high=i-1;
		while (low<=high){//请注意与对半查找的不同之处
			mid=(low+high)/2;
			if(temp<slist[mid])  high=mid-1;
			else  low=mid+1;
		}//稳定排序
		for(j=i-1;j>=low;j--) slist[j+1]=slist[j];
		slist[low]=temp;
	}
}
class Element{
	string  key;
	// 其他域省略
public:
	bool operator<(Element ele){return key<ele.key;}
	void putkey(string k){key=k;}
	void show(){cout<<key<<'\t';}
};//再次指出分号不可少
int main(){
	const int h=10;
	int i;
	Orderedlist<Element,100> ordlist;
	string mslist[h]={"cat","book","car","zoo","fish","cab","dog","cap","fox","can"};
	Element n[h];
	for(i=0;i<h;i++)  n[i].putkey(mslist[i]);
	for(i=0;i<h;i++)  ordlist.Insert(n[i],i); //建立顺序表
	cout<<"未排序表："<<endl;
	ordlist.print();
	ordlist.BinaryInsertSort();
	cout<<"已排序表："<<endl;
	ordlist.print();
	return 0;
}

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交换排序

冒泡排序

• 代码：

//【例6.8】冒泡排序算法，作为Orderedlist<T,size>类的成员函数。
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
template <typename T,int size>class Orderedlist{
	int maxsize;
	int last;
	T slist[size];
public:
	Orderedlist(){last=-1;maxsize=size;}
	void BubbleSort();
	bool Insert(T & elem,int i);
	void print();
	// 无关成员函数省略
};//再次指出分号不可少
template <typename T,int size> bool Orderedlist<T,size>::Insert(T & elem ,int i){
	int j;
	if (i<0||i>last+1||last==maxsize-1) return false;
	else{
		last++;
		for (j=last;j>i;j--) slist[j]=slist[j-1];
		slist[i]=elem;
		return true;
	}
}
template <typename T,int size> void Orderedlist<T,size>::print(){
	int i;
	for(i=0;i<=last;i++){
		slist[i].show();
		if(i%5==4) cout<<endl;
	}
	cout<<endl;
}
template <typename T,int size> void Orderedlist<T,size>::BubbleSort(){
	bool noswap;
	int i,j;
	T temp;
	for (i=0;i<last;i++){             //最多做n-1趟
		noswap=true;	              //未交换标志为真
		for(j=last;j>i;j--){          //从下往上冒泡
			if(slist[j]<slist[j-1]){
				temp=slist[j];
				slist[j]=slist[j-1];
				slist[j-1]=temp;
				noswap=false;
			}			
		}
		if(noswap) break;	         //本趟无交换，则终止算法。
	}
}
class  student{
	int   id ;           //学号
	string name;         // 姓名
	char  sex;          // 性别
	int   age;          // 年龄
	string  address;      //家庭地址
	float  eng, phy, math, electron;     //英语，物理，数学和电子学成绩
public:
	student(){}
	student(int,string,char,int,string,float,float,float,float);
	bool operator<(student ele){return id<ele.id;}
	void show(){cout<<id<<'\t'<<name<<'\t'<<sex<<'\t'<<age<<'\t'<<address<<'\t'
		<<eng<<'\t'<<phy<<'\t'<<math<<'\t'<<electron<<endl;}
};
student::student(int i,string n,char s,int a,string add,float en,float ph,float ma,float ele){
	id=i;           //学号
	name=n;         // 姓名
	sex=s;          // 性别
	age=a;          // 年龄
	address=add;      //家庭地址
	eng=en; phy=ph; math=ma, electron=ele;     //英语，物理，数学和电子学成绩
}
int main(){
	const int h=4;
	int i;
	Orderedlist<student,100> ordlist;
	student n[h]={
		student(6004327,"张菲",'m',19,"北京路58号",80,85,90,78),
		student(6004121,"关雨",'w',19,"天津路64号",88,75,91,68),
		student(6004118,"刘蓓",'w',18,"上海路37号",78,95,81,88),
		student(6004219,"赵昀",'m',18,"重庆路95号",78,95,81,88)
	};
	for(i=0;i<h;i++)  ordlist.Insert(n[i],i); //建立顺序表
	cout<<"未排序表："<<endl;
	ordlist.print();
	ordlist.BubbleSort();
	cout<<"已排序表："<<endl;
	ordlist.print();
	return 0;
}

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选择排序

直接选择排序

• 直接选择排序（Straight Selection Sort）是最简单的（参见图6.7）。此方法的最大优点是非常易读。缺点是做过的工作和序列的部分有序性利用不上，效率低。选择排序中也有可能利用到以前的工作的方法，如堆排列（Heap Sort）。
  

• 代码：

//【例6.9】直接选择排序，作为Orderedlist<T,size>类的成员函数。
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
template <typename T,int size>class Orderedlist{
	int maxsize;
	int last;
	T slist[size];
public:
	Orderedlist(){last=-1;maxsize=size;}
	void SelectSort();
	bool Insert(T & elem,int i);
	void print();
	// 无关成员函数省略
};//再次指出分号不可少
template <typename T,int size> bool Orderedlist<T,size>::Insert(T & elem ,int i){
	int j;
	if (i<0||i>last+1||last==maxsize-1) return false;
	else{
		last++;
		for (j=last;j>i;j--) slist[j]=slist[j-1];
		slist[i]=elem;
		return true;
	}
}
template <typename T,int size> void Orderedlist<T,size>::print(){
	int i;
	for(i=0;i<=last;i++){
		slist[i].show();
		if(i%5==4) cout<<endl;
	}
	cout<<endl;
}
template <typename T,int size> void Orderedlist<T,size>::SelectSort(){
	int i,j,k;
	T temp;
	for(i=0;i<last;i++){
		k=i;
		temp=slist[i];
		for(j=i;j<=last;j++)
			if(slist[j]<temp){
				k=j;
				temp=slist[j];
			}
		if(k!=i){
			temp=slist[i];
			slist[i]=slist[k];
			slist[k]=temp;
		}
	}
}
class  student{
	int   id ;           //学号
	string name;         // 姓名
	char  sex;          // 性别
	int   age;          // 年龄
	string  address;      //家庭地址
	float  eng, phy, math, electron;     //英语，物理，数学和电子学成绩
public:
	student(){}
	student(int,string,char,int,string,float,float,float,float);
	bool operator<(student ele){return id<ele.id;}
	void show(){cout<<id<<'\t'<<name<<'\t'<<sex<<'\t'<<age<<'\t'
		<<eng<<'\t'<<phy<<'\t'<<math<<'\t'<<electron<<endl;}
};
student::student(int i,string n,char s,int a,string add,float en,float ph,float ma,float ele){
	id=i;           //学号
	name=n;         // 姓名
	sex=s;          // 性别
	age=a;          // 年龄
	address=add;      //家庭地址
	eng=en; phy=ph; math=ma, electron=ele;     //英语，物理，数学和电子学成绩
}
int main(){
	const int h=4;
	int i;
	Orderedlist<student,100> ordlist;
	student n[h]={student(6004327,"张菲",'m',19,"北京路58号",80,85,90,78),
		student(6004121,"关雨",'w',19,"天津路64号",88,75,91,68),
		student(6004118,"刘蓓",'w',18,"上海路37号",78,95,81,88),
		student(6004219,"赵昀",'m',18,"重庆路95号",78,95,81,88),
	};
	for(i=0;i<h;i++)  ordlist.Insert(n[i],i); //建立顺序表
	cout<<"未排序表："<<endl;
	ordlist.print();
	ordlist.SelectSort();
	cout<<"已排序表："<<endl;
	ordlist.print();
	return 0;
}