数组元素排序

本文介绍了一种使用C语言实现的数组排序与查找方法,包括无序数组的顺序查找及有序数组的二分查找。提供了从小到大或从大到小排序的详细实现,并通过实例演示了查找过程。

1.无序数组——顺序查找法,很无语的查找法
2.有序数组——二分查找法

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
/*
 * @brief 对数组进行排序
 * @param() state:可表示从小到大或从大到小排序
 * pArray:指向数组的指针
 * length:数组长度
 * @return void

 */
void sortData(int *pArray, int length, int state)
{
    if (state == 0)
    {

    }
    else if (state == 1)//从小到大排序
    {
        for (int i = 0; i < length - 1; i++)
        {
            for (int j = 0; j < length - i - 1; j++)
            {
                if (pArray[j] > pArray[j + 1]) // j >j+1  
                {
                    pArray[j] = pArray[j] + pArray[j + 1];
                    pArray[j+1] = pArray[j] - pArray[j + 1];
                    pArray[j] = pArray[j] - pArray[j + 1];
                }
            }
        }
    }
    else if (state == 2)
    {
        for (int i = 0; i < length - 1; i++)
        {
            for (int j = 0; j < length - i - 1; j++)
            {
                if (pArray[j] < pArray[j + 1]) // 异或实现数据交换  
                {
                    pArray[j] = pArray[j] ^ pArray[j + 1];
                    pArray[j + 1] = pArray[j] ^ pArray[j + 1];
                    pArray[j] = pArray[j] ^ pArray[j + 1];
                }
            }
        }
    }
}

/*
 * @brief 从给定的数组中查找数据
 * @param() state:可表示从小到大或从大到小排序
 * pArray:指向数组的指针
 * length:数组长度
 * data:要查找的数据
 * @return int*
 * 主要是方便插入等操作

 */
int* findData(int *pArray, int length, int state, int data)
{
    if (state == 0)
    {
        for (int i = 0; i < length; i++)
        {
            printf("第%d次查找\n", i);
            if (pArray[i] == data)
            {
                printf("经过查找%d次,数据查找成功\n", i+1);
                return &pArray[i];
            }                       
        }

        printf("历经千辛万苦,数据查找还是失败\n");
        return NULL;
    }
    //二分查找法
    int startIndex, endIndex, middleIndex;
    int count = 0;
    startIndex = 0;
    endIndex = length - 1;

    if (state == 1)//从小到大的顺序
    {           
            while (startIndex <= endIndex)
            {               
                printf("第%d次查找\n", ++count);
                middleIndex = (startIndex + endIndex) / 2;
                printf("中间数据是%d\n", pArray[middleIndex]);
                if (pArray[middleIndex] == data)
                {
                    printf("经过查找%d次,数据查找成功\n", count);
                    return &pArray[middleIndex];
                }
                else if (pArray[middleIndex] < data)
                {
                    startIndex = middleIndex + 1;
                }
                else
                {
                    endIndex = middleIndex - 1;
                }
            }   

        printf("历经千辛万苦,数据查找还是失败\n");
        return NULL;
    }
    if (state == 2)//从大到小的顺序
    {   
        while (startIndex <= endIndex)
        {
            printf("第%d次查找\n", ++count);
            middleIndex = (startIndex + endIndex) / 2;
            printf("中间数据是%d\n", pArray[middleIndex]);
            if (pArray[middleIndex] == data)
            {
                printf("经过查找%d次,数据查找成功\n", count);
                return &pArray[middleIndex];
            }
            else if (pArray[middleIndex] > data)
            {
                startIndex = middleIndex + 1;
            }
            else
            {
                endIndex = middleIndex - 1;
            }
        }

        printf("历经千辛万苦,数据查找还是失败\n");
        return NULL;
    }
}
int main()
{
    int num;
    int a[20] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20};
    printf("请输入要查找的数据:");
    scanf("%d", &num);
    int *p = a;

    findData(p,20,0,num);
    printf("对数组数据按照从小到大顺序排序\n");
    sortData(p, 20, 1);
    findData(p, 20, 1, num);
    printf("对数组数据按照从大到小顺序排序\n");
    sortData(p, 20, 2);
    findData(p, 20, 2, num);
    system("pause");

    return 0;
}
在编程中,数组元素排序和查找是基础且关键的操作。 ### 数组的定义 数组是一种数据结构,能够在连续的内存空间中存储相同类型的多个数据元素。在 C 语言中,数组的定义格式为:数据类型 数组名 [数组大小],例如,`int arr [10]` 定义了一个名为 `arr`,能够存储 10 个整型数据数组。可以通过数组下标来访问数组中的各个元素,下标从 0 开始,所以 `arr [0]` 表示数组的第一个元素,`arr [9]` 表示数组的最后一个元素 [^3]。 ### 数组元素排序方法 - **选择排序**:找到元素最小值/最大值,把它放在数组头,接着找剩下元素里的最值,把它放在上次找到的最值后面,直到最后一个元素。以下是 C 语言实现选择排序的示例代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> int main() { int a[100]={}; int i, j, t; int n=sizeof(a)/sizeof(a[0]); /*数组长度*/ /*设置随机数种子*/ srand(time(NULL)); /*数组a的元素为随机的三位数*/ for(i=0; i<n; i++) a[i]=rand()%1000; /*选择排序*/ for(i=0; i<n-1; i++) { for(j=i+1; j<n; j++) if(a[j]<a[i]) t=a[i], a[i]=a[j], a[j]=t; } /*打印数组*/ for(i=0; i<n; i++) printf("%d ", a[i]); return 0; } ``` 该算法始终保持 `a[i]` 是一个更小值,直到它为剩下元素里值最小 [^5]。 - **冒泡排序**:也是一种常见的排序算法,通过多次比较和交换相邻元素的位置,将最大(或最小)的元素逐步“冒泡”到数组的一端。 - **插入排序**:将未排序数据插入到已排序序列的合适位置,逐步构建有序序列。 ### 数组元素查找方法 - **顺序查找**:也称为线性查找,是一种基本的查找方法,它从数组的第一个元素开始,逐个比较每个元素,直到找到目标元素或遍历完整个数组。 - **二分查找**:要求数组是有序的。它通过不断将查找区间缩小一半,比较中间元素与目标元素的大小,确定目标元素可能存在的区间,直到找到目标元素或确定目标元素不存在。在 Java 中,如果数组已经排序,可以使用 `Arrays.binarySearch()` 方法进行高效的查找,示例代码如下: ```java import java.util.Arrays; public class BinarySearchExample { public static void main(String[] args) { int[] numbers = {1, 3, 5, 7, 9}; int targetValue = 5; int index = Arrays.binarySearch(numbers, targetValue); if (index < 0) { System.out.println("元素未找到"); } else { System.out.println("元素位置: " + index); } } } ``` - **查找特定元素的起始和结束位置**:在处理有序数组时,一个常见的问题是查找特定元素的起始和结束位置。给定一个按照非递减顺序排列的整数数组 `nums` 和一个目标值 `target`,需要找到目标值在数组中的开始位置和结束位置。如果数组中不存在目标值 `target`,返回 `[-1, -1]` [^4]。
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