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 <stdlib.h>
#include <stdio.h>

// 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;jj<ii;jj++)  // 每趟只需要比较0......ii之间的元素，ii之后的元素是已经排序好的。
  {
    if (arr[jj]>arr[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;ii<len-1;ii++)  // 每趟只需要比较0......len-1之间的元素，len-1之后的元素是已经排序好的。
{
  if (arr[ii]>arr[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<len;ii++) printf("%2d ",arr[ii]);

printf("\n");

// system("pause");  // widnows下的C启用本行代码。

return 0;
}

2、选择排序

// 选择排序
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

// 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<len-1;ii++)  // 一共进行len-1趟比较。
{
  iminpos=ii;

  for (jj=ii+1;jj<len;jj++)  // 每趟只需要比较ii+1......len-1之间的元素，ii之前的元素是已经排序好的。
  {
    // 找出值更小的元素，记下它的位置。
    if (arr[jj]<arr[iminpos])  iminpos=jj;
  }

  // 如果本趟循环的最小的元素不是起始位置的元素，则交换它们的位置。
  if (iminpos!=ii) swap(&arr[ii],&arr[iminpos]);
}
}

// 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 selectsort2(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 iminpos=0; // 每趟循环选出的最小值的位置（数组的下标）。

for (ii=1;ii<len;ii++)  
{
  // 找出值更小的元素，记下它的位置。
  if (arr[ii]<arr[iminpos])  iminpos=ii;
}

// 如果本趟循环的最小的元素不是起始位置的元素，则交换它们的位置。
if (iminpos!=0) swap(&arr[0],&arr[iminpos]);

selectsort2(arr+1,--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 arr[]={3,4,5,1};
int len=sizeof(arr)/sizeof(int);

// selectsort1(arr,len);  // 采用两层循环排序的方法。
selectsort2(arr,len);  // 采用递归排序的方法。

// 显示排序结果。
int ii; for (ii=0;ii<len;ii++) printf("%2d ",arr[ii]);

printf("\n");

// system("pause");  // widnows下的C启用本行代码。

return 0;
}

3、插入排序

// 插入排序
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

// 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<len;ii++)
{
  itmp=arr[ii];    // 待排序元素

  // 从已排序的最右边开始，把大于当前排序的元素后移。
  // for (jj=ii-1;(jj>=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<len;yy++) printf("%2d ",arr[yy]); printf("\n");

// system("pause");  // widnows下的C启用本行代码。

return 0;
}

4、希尔排序

// 希尔排序
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

// 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<len;ii=ii+istep) 
{
  itmp=arr[ii];    // 待排序元素
    
  // 从已排序的最右边开始，把大于当前排序的元素后移。
  // for (jj=ii-istep;(jj>=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<istep;ii++)
  {
    groupsort(arr,len,ii,istep);
  }
}
}

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);

shellsort(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<len;yy++) printf("%2d ",arr[yy]); printf("\n");

// system("pause");  // widnows下的C启用本行代码。

return 0;
}

5、快速排序

// 快速排序
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

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<iright)
{
  if (imoving==2) // 移动右下标的情况。
  {
    // 如果右下标位置元素的值大于等于中心轴，继续移动右下标。
    if (arr[iright]>=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<len;yy++) printf("%2d ",arr[yy]); printf("\n");

// system("pause");  // widnows下的C启用本行代码。

return 0;
}

6、归并排序

// 采用递归的方法实现归并排序
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

// 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]<arr[istart2] ? arr[istart1++] : arr[istart2++];

// 把左边数列其它的元素追加到已排序数组。
while (istart1<=iend1) arrtmp[ii++]=arr[istart1++];

// 把右边数列其它的元素追加到已排序数组。
while (istart2<=iend2) arrtmp[ii++]=arr[istart2++];

// 把已排序数组arrtmp中的元素复制到arr中。
memcpy(arr+start,arrtmp+start,(end-start+1)*sizeof(int));
}

// 排序主函数，arr为待排序的数组的地址，len为数组的长度。
void mergesort(int *arr,unsigned int len) 
{
if (len<2) return;  // 小于两个元素不需要排序。

int arrtmp[len];  // 分配一个与待排序数组相同大小的数组。

_mergesort(arr,arrtmp,0,len-1);  // 调用递归函数进行排序。
}

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);

mergesort(arr,len);

// 显示排序结果。
int yy; for (yy=0;yy<len;yy++) printf("%2d ",arr[yy]); printf("\n");

// system("pause");  // widnows下的C启用本行代码。

return 0;
}

// 采用循环的方法实现归并排序函数
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int min(int x,int y) { return x<y ? x : y; }  // 取x和y中的较小者的值。

// 采用循环实现归并排序，arr-待排序数组的首地址，len--待排序数组的长度。
void mergesort(int *arr,unsigned int len) 
{
if (len<2) return;  // 小于两个元素不需要排序。

int *aa=arr;     // aa指向待排序的数组。
int *bb=(int *)malloc(len*sizeof(int)); // bb指向已排序的数组。

int iseg;    // 区间分段的计数器，1,2,4,8,16,...
int istart;  // 区间起始位置的计数器。

// 排序的趟数的循环。
for (iseg=1;iseg<len;iseg=iseg*2) 
{
  // 每趟排序选取区间的循环。
  for (istart=0;istart<len;istart=istart+iseg*2) 
  {
    // 把每个区间分成两部分，ilow是起始位置，imid是中间位置，imax是结束位置。
    int ilow=istart;
    int imid=min(istart+iseg,len);     // 考虑分段不均的情况，imid不能超出len。
    int imax=min(istart+iseg*2,len);   // 考虑分段不均的情况，imax也不能超出len。

    int ii=ilow; // 已排序数组的计数器。
    int istart1=ilow,iend1=imid;  // 待排序左边数列的起始和结束位置。
    int istart2=imid,iend2=imax;  // 待排序右边数列的起始和结束位置。

    // 把待排序左右两边数列合并到已排序数组。
    while ((istart1<iend1) && (istart2<iend2))
      bb[ii++]=aa[istart1]<aa[istart2] ? aa[istart1++] : aa[istart2++];

    // 把左边数列其它的元素追加到已排序数组。
    while (istart1<iend1) bb[ii++]=aa[istart1++];

    // 把右边数列其它的元素追加到已排序数组。
    while (istart2<iend2) bb[ii++]=aa[istart2++];
  }

  // 交换一下两个数组的指针，准备下一趟的排序。
  int *ptmp=aa; aa=bb; bb=ptmp;
}

// 如果aa指向的不是原始数组的指针，把aa中的内容复制到arr中。
if (aa != arr) 
{
  memcpy(arr,aa,len*sizeof(int));

  bb = aa;
}

free(bb);
}

int main(int argc,char *argv[])
{
int arr[]={44,3,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48,10};
int len=sizeof(arr)/sizeof(int);

mergesort(arr,len);

// 显示排序结果。
int yy; for (yy=0;yy<len;yy++) printf("%2d ",arr[yy]); printf("\n");

// system("pause");  // widnows下的C启用本行代码。

return 0;
}

7、堆排序

// 堆排序
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 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+1])) son++;

  // 如果父节点大于子节点代表调整完毕，直接跳出函数。
  if (arr[dad]>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+1])) son++;

// 如果父节点大于子节点代表调整完毕，直接跳出函数。
if (arr[dad]>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<len;yy++) printf("%2d ",arr[yy]); printf("\n");

// system("pause");  // widnows下的C启用本行代码。

return 0;
}

8、计数排序

// 计数排序（基础版）
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

// 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<len;ii++) if (imax<arr[ii]) imax=arr[ii];

return imax;
}

// 计数排序主函数，arr-待排序数组的地址，len-数组的长度。
void countsort(int *arr,unsigned int len) 
{
if (len<2) return;

int imax=arrmax(arr,len);  // 获取待排序数组的最大元素的值。
int arrtmp[imax+1];        // 临时数组的大小为imax+1。

memset(arrtmp,0,sizeof(arrtmp));  // 初始化临时数组。

int ii,jj,kk;

// 临时数组计数。
for (ii=0;ii<len;ii++) arrtmp[arr[ii]]++;

// 把临时数组计数的内容填充到arr中。
ii=0;
for (jj=0;jj<imax+1;jj++)
{
  for (kk=0;kk<arrtmp[jj];kk++) arr[ii++]=jj;
}
}

int main() 
{
int arr[]={2,3,8,7,1,2,2,2,7,3,9,8,2,1,4,2,4,6,9,2};

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

int xx; for (xx=0;xx<len;xx++) printf("%2d ",arr[xx]); printf("\n");

countsort(arr,len);

// 显示排序结果。
int yy; for (yy=0;yy<len;yy++) printf("%2d ",arr[yy]); printf("\n");

// system("pause");  // widnows下的C启用本行代码。

return 0;
}

9、桶排序

// 桶排序
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

// 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;jj<ii;jj++)  // 每趟只需要比较0......ii之间的元素，ii之后的元素是已经排序好的。
  {
    if (arr[jj]>arr[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<len;ii++)
{
  buckets[arr[ii]/10][bucketssize[arr[ii]/10]++]=arr[ii];
}

// 对每个桶进行冒泡排序。
for (ii=0;ii<5;ii++)
{
  bubblesort(buckets[ii],bucketssize[ii]);
}

// 把每个桶中的数据填充到数组arr中。
int jj=0,kk=0;
for (ii=0;ii<5;ii++)
{
  for (jj=0;jj<bucketssize[ii];jj++)
    arr[kk++]=buckets[ii][jj];
}
}

int main(int argc,char *argv[])
{
int arr[]={21,3,30,44,15,36,6,10,9,19,25,48,5,23,47};
int len=sizeof(arr)/sizeof(int);

int xx; for (xx=0;xx<len;xx++) printf("%2d ",arr[xx]); printf("\n");

bucketsort(arr,len);

// 显示排序结果。
int ii; for (ii=0;ii<len;ii++) printf("%2d ",arr[ii]); printf("\n");

// system("pause");  // widnows下的C启用本行代码。

return 0;
}

10、基数排序

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

// 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;ii<len;ii++)
  if (arr[ii]>imax) 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<len;ii++)
  buckets[(arr[ii]/exp)%10]++;

// 调整buckets各元素的值，调整后的值就是arr中元素在result中的位置。
for (ii=1;ii<10;ii++)
  buckets[ii]=buckets[ii]+buckets[ii-1];

// 将arr中的元素填充到result中。
for (ii=len-1;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<len;yy++) printf("%2d ",arr[yy]); printf("\n");
}
}

int main(int argc,char *argv[])
{
int arr[]={144,203,738,905,347,215,836,26,527,602,946,504,219,750,848};
int len=sizeof(arr)/sizeof(int);

radixsort(arr,len);  // 基数排序。

// 显示排序结果。
int yy; for (yy=0;yy<len;yy++) printf("%2d ",arr[yy]); printf("\n");

// system("pause");  // widnows下的C启用本行代码。

return 0;
}

到此这篇关于C语言数据结构经典10大排序算法刨析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服务器之家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服务器之家！

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