浙大2020年Mooc数据结构笔记--第九讲 排序(上)

浙大2020年Mooc数据结构笔记–第九讲 排序(上)

〇、前言

  • 这几天开始跟着学数据结构,鉴于当初数据结构实在学的太弱,加之这项工作算是为大家之后复习、机试铺路。确实是一个迫切需要做的大规模工作。行胜于言,虽然从第二篇开始,坚持下去。

在这里插入图片描述

  • 此文部分为自己写,部分参考网上内容。提前说一下哈。期待批评指正

一、简单排序

在这里插入图片描述

void Insertion_Sort(ElementType A[],int N){
	for(P = 1;P<N;P++){
		Tmp = A[P];
		for(int i = P;i>0&&A[i - 1]>Tmp;i++){
			A[i] = A[i-1];
		}
		A[i] = Tmp;
	}
} 

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void Bubble_Sort(ElementType A[],int N){
	for(P = N -1;P>=0;P--){
		flag = 0;
		for(int i = 0;i<P;i++){		//一趟冒泡 
			if(A[i] > A[i+1]){
				Swap(A[i],A[i+1]);
				flag = 1;//标识发生交换 
			}
		}
		if(flag == 0) break;//全程无交换 
	}
}

二、希尔排序

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三、堆排序

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四、归并算法

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五、课后题

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1、7-12 排序 (25分)

在这里插入图片描述
比较各个排序算法的时间复杂度,此处使用的是二路归并排序
在这里插入图片描述

#include<iostream>
#include<malloc.h>
using namespace std;
#define MAXN 100010
int num[MAXN];

//将arr[low...mid]和arr[mid+1...high]两个相邻的有序子序列归并为一个有序子序列arr[low...high]
void Merge(int arr[],int low,int high,int mid)
{
    int *tmp;
    int i = low,j = mid+1;
    int k = 0;
    tmp = (int *)malloc((high-low+1)*sizeof(int));
    while(i<=mid&&j<=high)
    {
        if(arr[i]<arr[j])
        {
            tmp[k] = arr[i];
            i++,k++;
        }
        else
        {
            tmp[k] = arr[j];
            k++,j++;
        }
    }
    while(i<=mid)
    {
        tmp[k] = arr[i];
        i++,k++;
    }
    while(j<=high)
    {
        tmp[k] = arr[j];
        j++,k++;
    }
    for(k = 0,i = low;i<=high;i++,k++)
    {
        arr[i] = tmp[k];
    }
    free(tmp);
}

void MergeSort(int arr[],int low,int high)
{
    int mid;
    if(low<high)
    {
        mid = (low+high)/2;
        MergeSort(arr,low,mid);
        MergeSort(arr,mid+1,high);
        Merge(arr,low,high,mid);
    }
}

int main()
{
    int n;
    cin>>n;
    for(int i = 0;i<n;i++)
    {
        cin>>num[i];
    }
    MergeSort(num,0,n-1);
    for(int i = 0;i<n;i++)
        cout<<num[i]<<((i==n-1)?(""):" ");
    return 0;
}

2、Insert or Merge 2014

在这里插入图片描述
判断是插入排序还是归并排序
在这里插入图片描述
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Sample Input 1:

10
3 1 2 8 7 5 9 4 6 0
1 2 3 7 8 5 9 4 6 0

Sample Output 1:

Insertion Sort
1 2 3 5 7 8 9 4 6 0

Sample Input 2:

10
3 1 2 8 7 5 9 4 0 6
1 3 2 8 5 7 4 9 0 6

Sample Output 2:

Merge Sort
1 2 3 8 4 5 7 9 0 6

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#define N 1000

bool cmp(int arr1[], int arr2[], int n);
void merge(int arr1[], int num, int cnt, int start);
bool mergesort(int arr1[], int arr2[], int num);
bool insertsort(int arr1[], int arr2[], int num);

int main(int argc, char** argv) {
    int arr1[N], arr2[N], arr3[N], num, i;
    scanf("%d", &num);
    for(i = 0; i < num; i++){
        scanf("%d", &arr1[i]);
        arr2[i] = arr1[i];
    }
    for(i = 0; i < num; i++){
        scanf("%d", &arr3[i]);
    }
    if(insertsort(arr1, arr3, num)){
        puts("Insertion Sort");
        printf("%d", arr1[0]);
        for(i = 1; i < num; i++){
            printf(" %d", arr1[i]);
        }
        putchar('\n');
    }
    else{
        mergesort(arr2, arr3, num);
        puts("Merge Sort");
        printf("%d", arr2[0]);
        for(i = 1; i < num; i++){
            printf(" %d", arr2[i]);
        }
        putchar('\n');
    }
    return 0;
}

bool cmp(int arr1[], int arr2[], int n){
    int i;
    for(i = 0; i < n; i++){
        if(arr1[i] != arr2[i]){
            return false;
        }
    }
    return true;
}
void merge(int arr1[], int num, int cnt, int start){
    int i, j, k, arr2[N];
    i = start;
    j = i + cnt;
    k = 0;
    while(i < start + cnt && j < start + 2 * cnt && j < num){
        if(arr1[i] > arr1[j]){
            arr2[k++] = arr1[j++];
        }
        else{
            arr2[k++] = arr1[i++];
        }
    }
    while(i < start + cnt && i < num){
        arr2[k++] = arr1[i++];
    }
    while(j < start + 2 * cnt && j < num){
        arr2[k++] = arr1[j++];
    }
    for(i = 0; i < k; i++){
        arr1[start + i] = arr2[i];
    }
    return;
}
bool mergesort(int arr1[], int arr2[], int num){
    int cnt = 1, i;
    bool flag = false;
    while(cnt < num && !flag){
        for(i = 0; i < num; i += 2 * cnt){
            merge(arr1, num, cnt, i);
        }
        cnt *= 2;
        flag = cmp(arr1, arr2, num);
    }
    for(i = 0; i < num && flag; i += 2 * cnt){
        merge(arr1, num, cnt, i);
    }
    return flag;
}
bool insertsort(int arr1[], int arr2[], int num){
    int i, j, tmp;
    bool flag = false;
    for(i = 1; i < num && !flag; i++){
        tmp = arr1[i];
        for(j = i - 1; j >= 0; j--){
            if(arr1[j] < tmp){
                break;
            }
            else{
                arr1[j + 1] = arr1[j];
            }
        }
        arr1[j + 1] = tmp;
        flag = cmp(arr1, arr2, num);
    }
    tmp = arr1[i];
    for(j = i - 1; j >= 0 && flag; j--){
        if(arr1[j] < tmp){
            break;
        }
        else{
            arr1[j + 1] = arr1[j];
        }
    }
    arr1[j + 1] = tmp;
    return flag;
}

3、Insertion or Heap Sort

在这里插入图片描述
与上一题类似,只需要排序一次比较一次即可
Sample Input 1:

10
3 1 2 8 7 5 9 4 6 0
1 2 3 7 8 5 9 4 6 0

Sample Output 1:

Insertion Sort
1 2 3 5 7 8 9 4 6 0

Sample Input 2:

10
3 1 2 8 7 5 9 4 6 0
6 4 5 1 0 3 2 7 8 9

Sample Output 2:

Heap Sort
5 4 3 1 0 2 6 7 8 9

/***************2019.5.15-09:38-11:03**************/
//09-排序3 Insertion or Heap Sort
#include<stdio.h>
#include<algorithm>
using namespace std;
 
//*************
//InsertSort
//*************
void InsertSort(int Insert[],int step,int N){
	int i;
	int tmp=Insert[step];
	for(i=step;i>0&&tmp<Insert[i-1];i--) Insert[i]=Insert[i-1];
	Insert[i]=tmp;
}
 
//*************
//HeapSort
//*************
void Swap(int A[],int p,int q){
	int tmp=A[p];
	A[p]=A[q];
	A[q]=tmp;
}
void AdjustHeap(int Heap[],int p,int Last){
	int Parent,Child;
	int tmp=Heap[p];
	for(Parent=p;Parent*2+1<Last;Parent=Child){
		Child=Parent*2+1;
		if(Child+1<Last&&Heap[Child+1]>Heap[Child]) Child++;
		if(Heap[Child]>tmp) Heap[Parent]=Heap[Child];
		else break;
	} 
	Heap[Parent]=tmp;
} 
void BuildMaxHeap(int Heap[],int N){
	int i;
	for(i=(N-1)/2;i>=0;i--){ //从下到上调整每一课子树 
		AdjustHeap(Heap,i,N);
	}
//	for(i=0;i<N;i++) printf("%d ",Heap[i]);
}
void HeapSort(int Heap[],int step,int N){
	int Last=N-step;
	if(Last<=0) return;
	Swap(Heap,0,Last);
	AdjustHeap(Heap,0,Last);
} 
 
 
//*************
//Match
//*************
int Match(int A[],int Sorted[],int N){
	int i;
	for(i=0;i<N;i++){
		if(A[i]!=Sorted[i]) return 0;
	}
	return 1;
}
 
//*************
//main
//*************
int main(){
	int i;
	int N;
	scanf("%d",&N);
	int Sorted[N],Insert[N],Heap[N];
	for(i=0;i<N;i++){
		scanf("%d",&Insert[i]);
		Heap[i]=Insert[i];
	}
	for(i=0;i<N;i++) scanf("%d",&Sorted[i]);
	
	BuildMaxHeap(Heap,N); //需要先在比较前建起最大堆才能同步step 
    int step=1;
	int flag=0;//1:Insert,2:Heap
	while(step<N){
		InsertSort(Insert,step,N);
		if(Match(Insert,Sorted,N)){
			flag=1;
			break;
		} 
		else HeapSort(Heap,step,N);
		if(Match(Heap,Sorted,N)){
			flag=2;
			break;
		} 
		step++;
	}
	
	if(flag==1){
		printf("Insertion Sort\n");
		InsertSort(Sorted,step+1,N);
	}
	else if(flag==2){
		printf("Heap Sort\n");
		HeapSort(Sorted,step+1,N);
	}
	
	for(i=0;i<N;i++){
		printf("%d",Sorted[i]);
		if(i<N-1) printf(" ");
		else printf("\n");
	}
	return 0;
}
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