常见排序代码(C语言)

选快希堆不稳(是不稳定的排序),
堆归选基不变(运行时间不发生变化,与初始状态无关)

插入排序

/**
 * Note: The returned array must be malloced, assume caller calls free().
 */
int* sortArray(int* nums, int numsSize, int* returnSize){
    for (int i = 1, j; i < numsSize; i++) {
        int temp = nums[i];
        for (j = i - 1; j >= 0 && temp < nums[j]; j--) {
            nums[j+1] = nums[j];
        }
        nums[j+1] = temp;
    }
    *returnSize = numsSize;
    return nums;
}

选择排序

/**
 * Note: The returned array must be malloced, assume caller calls free().
 */
int* sortArray(int* nums, int numsSize, int* returnSize){
    for (int i = 0, j; i < numsSize; i++) {
        int min_pos = i;
        for (int j = i+1; j < numsSize; j++) {
            if (nums[j] < nums[min_pos]) {
                min_pos = j;
            }
        }
        int temp = nums[i];
        nums[i] = nums[min_pos];
        nums[min_pos] = temp;
    }
    *returnSize = numsSize;
    return nums;
}

冒泡排序(优化可在第一层循环内检查是否发生交换,所以运行时间与初始状态有关)

/**
 * Note: The returned array must be malloced, assume caller calls free().
 */
int* sortArray(int* nums, int numsSize, int* returnSize){
    for (int i = 0, j; i < numsSize; i++) {
        for (int j = 0; j < numsSize - 1 - i; j++) {
            if (nums[j] > nums[j+1]) {
                int temp = nums[j];
                nums[j] = nums[j+1];
                nums[j+1] = temp;
            }
        }
    }
    *returnSize = numsSize;
    return nums;
}

希尔排序

基数排序

快速排序

最理想时间复杂度O(nlogn),最坏时间复杂度O(n^2),实际应用中,快速排序的平均时间复杂度为O(nlogn)

#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;

int a[105] = {3,5,7,9,2,68,48,6,59,18};
void quicksort(int left,int right)
{
    if(left > right)//递归终止条件
        return;
    int i = left;
    int j = right;
    while(i < j)
    {
        while(i < j && a[j] >= a[left])
            j--;
        while(i < j && a[i] <= a[left])
            i++;
        if(i < j)
            swap(a[i],a[j]);
    }
    swap(a[left],a[i]);//基准归位
    quicksort(left,i-1);
    quicksort(i+1,right);
}
int main()
{
    quicksort(0,9);
    for(int i = 0;i < 10;i++)
        cout<<a[i]<<endl;
}

 寻找第k小元素

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
#include <utility>
#include <vector>
using namespace std;

int a[105] = {3,5,7,9,2,68,48,6,59,18};

int findkth(int l,int r,int k)
{
    if(l > r)
        return -1;
    int i = l, j = r;
    while(i < j)
    {
        while(i < j && a[j] >= a[l])
            j--;
        while(i < j && a[i] <= a[l])
            i++;
        if(i < j)
            swap(a[i],a[j]);
    }
    swap(a[i],a[l]);
    if(i == k-1)
        return a[i];
    else if(i > k-1)
        return findkth(l,i-1,k);
    else
        return findkth(i+1,r,k);
}
int main()
{
    printf("%d\n",findkth(0,6,3));
}

优化极端的情况一个指针不动时间复杂度会退化成 O(n^2)

  • 基本有序的情况时选择了最值,所以可以随机选择中轴
  • 所有的元素都相同的情况,可以去掉 a[i],a[j] 等于比较,逐步逼近中轴线
    void qsort(vector<int>& nums, int left, int right) {
        if (left > right) {
            return;
        }
       int index = rand() % (right - left + 1) + left;  // 随机索引
       swap(nums[right], nums[index]);  // 使用最右侧元素作为pivot
       int i = left, j = right - 1, pivot = nums[right];
       while (i <= j) {
           while (i <= j and nums[i] < pivot)i++;
           while (i <= j and nums[j] > pivot)j--;
           if (i <= j)
            swap(nums[i++], nums[j--]);
       }
       swap(nums[right], nums[i]);  // i的位置就是pivot的位置
       qsort(nums, left, i - 1);
       qsort(nums, i + 1, right);
   }
    int quick_sort(vector<int> &nums, int left, int right, int k) {
        if (left > right) {
            return -1;
        }
        
        int i = left, j = right-1;
        int index = rand() % (right - left + 1) + left;
        swap(nums[right], nums[index]);
        while (i <= j) {
            while (i <= j && nums[i] < nums[right]) {
                i++;
            }
            while (i <= j && nums[j] > nums[right]) {
                j--;
            }
            if (i <= j) {
                swap(nums[i++], nums[j--]);
            }
        }
        
        swap(nums[i], nums[right]);
        if (i == k-1) {
            return nums[i];
        } else if (i > k-1) {
            return quick_sort(nums, left, i-1, k);
        } else {
            return quick_sort(nums, i+1, right, k);
        }
        
    }


归并排序

时间复杂度O(nlogn)

#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;


int a[105] = {3,5,7,9,2,68,48,6,59,18},b[105];
void mergesort(int *a,int left,int right,int *T)
{
    if(right - left > 1)
    {
        int mid = left + (right-left) / 2;
        int i = left,j = mid,k = left;
        mergesort(a,left,mid,T);
        mergesort(a,mid,right,T);
        while(i < mid || j < right)
        {
            if(j >= right || (i < mid && a[i] <= a[j]))
                T[k++] = a[i++];
            else
                T[k++] = a[j++];
        }
        for(int i = left;i < right;i++)
            a[i] = T[i];
    }
}
int main()
{
    mergesort(a,0,10,b);
    for(int i = 0;i < 10;i++)
        cout<<a[i]<<endl;
}
#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;

int a[105] = {3,5,7,9,2,68,48,6,59,18},b[105];
void mergesort(int *a,int left,int right,int *T)
{
    if(left >= right)
        return;
    int mid = left + (right-left) / 2;
    int i = left,j = mid+1,k = left;
    mergesort(a,left,mid,T);
    mergesort(a,mid+1,right,T);
    while(i <= mid && j <= right)
    {
        if(a[i] <= a[j])
            T[k++] = a[i++];
        else
            T[k++] = a[j++];
    }
    while(i <= mid) T[k++] = a[i++];
    while(j <= right) T[k++] = a[j++];
    for(int i = left;i <= right;i++)
        a[i] = T[i];
}
int main()
{
    mergesort(a,0,9,b);
    for(int i = 0;i < 10;i++)
        cout<<a[i]<<endl;
}

堆排序

#include<bits/stdc++.h>

using namespace std;
int a[105] = {3,5,7,9,2,68,48,6,59,18};
void adjust(int len,int index)
{
    int left = index*2+1;
    int right = index*2+2;
    int maxn = index;//最大数的下标
    if(left < len && a[left] > a[maxn])
        maxn = left;
    if(right < len && a[right] > a[maxn])
        maxn = right;
    if(maxn != index)//有更新
    {
        swap(a[maxn],a[index]);
        adjust(len,maxn);
    }
}
void heap_sort(int n)//最大堆
{
    for(int i = n/2 - 1;i >= 0;i--)//对每一个非也叶节点进行堆调整
        adjust(n,i);
    for(int i = n-1;i >= 1;i--)
    {
        swap(a[0],a[i]);//将当前最大的放到数组末尾
        adjust(i,0);//对未排序的部分继续堆排序
    }

}
int main()
{
    heap_sort(10);
    for(int i = 0;i < 10;i++)
        cout<<a[i]<<endl;
}

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