算法学习：一维数组的排序算法

【排序算法】八种排序算法可视化过程_哔哩哔哩_bilibili

1，冒泡排序：

冒泡排序(Bubble Sort):

• 冒泡排序是一种简单的排序算法,它通过重复地交换相邻的元素,直到整个序列有序。
• 算法思路是:从第一个元素开始,依次比较相邻的两个元素,如果前者大于后者,就交换它们的位置。这样一轮下来,最大的元素就会"冒泡"到数组的末尾。
• 重复这个过程,直到整个数组有序。

C语言实现： 

void bubble_sort(int arr[], int n) {
    // 冒泡排序实现
    for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
        for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                // 交换 arr[j] 和 arr[j+1]
                int temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
        }
    }
}

python实现： 

def bubble_sort(arr):
    n = len(arr)
    for i in range(n):
        for j in range(0, n - i - 1):
            if arr[j] > arr[j + 1]:
                arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]
    return arr

2，选择排序：

选择排序(Selection Sort):

• 选择排序是一种简单直观的排序算法。
• 算法思路是:首先在未排序序列中找到最小（大）元素,存放到排序序列的起始位置,然后,再从剩余未排序元素中继续寻找最小（大）元素,放到已排序序列的末尾。
• 重复这个过程,直到整个数组有序。

C语言实现：

void selection_sort(int arr[], int n) {
    // 选择排序实现
    for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
        int min_idx = i;
        for (int j = i + 1; j < n; j++) {
            if (arr[j] < arr[min_idx]) {
                min_idx = j;
            }
        }
        // 交换 arr[i] 和 arr[min_idx]
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[min_idx];
        arr[min_idx] = temp;
    }
}

python实现：

def selection_sort(arr):
    n = len(arr)
    for i in range(n):
        min_idx = i
        for j in range(i+1, n):
            if arr[j] < arr[min_idx]:
                min_idx = j
        arr[i], arr[min_idx] = arr[min_idx], arr[i]
    return arr

3，插入排序：

插入排序(Insertion Sort):

• 插入排序是一种简单直观的排序算法。
• 算法思路是:将数组中的元素逐个插入到已排序的子数组中,直到整个数组有序。
• 具体过程是:从第二个元素开始,将当前元素与已排序的子数组进行比较和插入。

C语言实现：

void insertion_sort(int arr[], int n) {
    // 插入排序实现
    for (int i = 1; i < n; i++) {
        int key = arr[i];
        int j = i - 1;
        while (j >= 0 && arr[j] > key) {
            arr[j + 1] = arr[j];
            j--;
        }
        arr[j + 1] = key;
    }
}

python实现： 

def insertion_sort(arr):
    n = len(arr)
    for i in range(1, n):
        key = arr[i]
        j = i - 1
        while j >= 0 and key < arr[j]:
            arr[j + 1] = arr[j]
            j -= 1
        arr[j + 1] = key
    return arr

4， 堆排序：

堆排序(Heap Sort):

• 堆排序利用二叉堆的特性进行排序。
• 算法思路是:首先将待排序数组构建成一个最大堆,然后将堆顶元素(即最大值)与堆末尾元素交换,然后对剩余元素重新调整为最大堆,重复这个过程直到整个数组有序。

C语言实现：

void heapify(int arr[], int n, int i) {
    //    // 堆排序实现
    int largest = i;
    int left = 2 * i + 1;
    int right = 2 * i + 2;

    if (left < n && arr[left] > arr[largest])
        largest = left;

    if (right < n && arr[right] > arr[largest])
        largest = right;

    if (largest != i) {
        // 交换 arr[i] 和 arr[largest]
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[largest];
        arr[largest] = temp;

        heapify(arr, n, largest);
    }
}

void heap_sort(int arr[], int n) {