<pre name="code" class="cpp">// Sort.cpp : Defines the entry point for the console application.
//
#include "stdafx.h"
#include "stdio.h"
#include "iostream"
using namespace std;
// PrintArray
void PrintArray(int *arr, int length);
// 直接插入排序
void InsertSort(int * arr, int length);
// Binary Insert
void BinaryInsert(int * arr, int length);
// 希尔排序(Shell sort)
void ShellSort(int * arr, int length);
// Bubble Sort
void BubbleSort(int * arr, int length);
// Simple Select Sort
void SimpleSelectSort(int * arr, int length);
// Quick Sort
void QuickSort(int * arr, int left, int right);
int Partition(int * arr, int left, int right);
// 堆排序
void HeapSort(int * arr, int length);
void HeapAdjust(int * arr, int start, int length);
// 归并排序
void MergeSort(int * arr, int *arr2, int left, int right);
void Merge(int * arr, int *arr2, int left, int mid, int right);
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
int array[10] = {7, 2, 8, 6, 9, 1, 5, 0, 4, 3};
int length = sizeof(array)/sizeof(int);
//InsertSort(array, length);
//PrintArray(array, length);
//BinaryInsert(array, length);
//PrintArray(array, length);
//ShellSort(array, length);
//PrintArray(array, length);
BubbleSort(array, length);
PrintArray(array, length);
//SimpleSelectSort(array, length);
//PrintArray(array, length);
//QuickSort(array, 0, 9);
//PrintArray(array, length);
//int array2[11] = {100, 7, 2, 8, 6, 9, 1, 5, 0, 4, 3};
//HeapSort(array2, 10);
//PrintArray(array2, 11);
//int arr2[10];
//MergeSort(array, arr2, 0, 9);
//PrintArray(array, length);
system("pause");
return 0;
}
// PrintArray
void PrintArray(int *arr, int length)
{
for (int i=0;i<length;i++)
{
printf("%5d", arr[i]);
}
printf("\n");
}
// 直接插入排序
// 稳定的排序,算法时间复杂度O(n2), 空间复杂度O(1)
// 最少的比较次数,n-1次,记录不需要移动,本身就是排好序的
// 最多的比较次数,这里因为没有使用哨兵,所以和数据结构书上的不一样,最多比较次数(n-1)n/2
// 元素移动的最大次数:需要和临时变量相互移动两次,结果为(n-1)(n+4)/2
// 直接插入排序的比较次数,移动次数都比较多
void InsertSort(int * arr, int length)
{
for (int i=1; i < length; i++)
{
if (arr[i] < arr[i-1])
{
int temp = arr[i];
int j = i - 1;
do
{
arr[j+1] = arr[j];
j = j - 1;
} while (j >= 0 && arr[j] > temp);
arr[j+1] = temp;
}
}
}
// Binary Insert
// 稳定的排序算法,时间复杂度O(n2),空间复杂度O(1)
// 折半插入排序的元素移动的次数和直接插入排序一样,但是元素的比较次数减少,比较次数为 nlogn
void BinaryInsert(int * arr, int length)
{
for (int i = 1; i < length; i++)
{
if (arr[i] < arr[i-1]) // 需要插入排序
{
int left = 0;
int right = i - 1;
int temp = arr[i];
while(left <= right)
{
int mid = (left + right)/2;
if (arr[mid] > temp)
{
right = mid -1;
}
else
{
left = mid + 1;
}
}
int j = i - 1;
do
{
arr[j+1] = arr[j];
j = j - 1;
} while (j>=left);
arr[left] = temp;
}
}
}
// 希尔排序(Shell sort)
// Shell Sort 是不稳定的排序算法,算法复杂度O(n3/2)
void ShellSort(int * arr, int length)
{
int gap = length;
do
{
gap = gap/3 + 1;
for (int i = 0 + gap; i < length; i++)
{
if (arr[i] < arr[i - gap]) // 需要插入
{
int temp = arr[i];
int j = i - gap;
do
{
arr[j+gap] = arr[j];
j = j - gap;
} while (j>=0 && arr[j]>temp);
arr[j + gap] = temp;
}
}
} while (gap>1);
}
// Bubble Sort
// 冒泡排序时稳定的,算法时间复杂度O(n2),空间复杂度O(1)
// 冒泡排序最好情况下只需要进行n-1比较,不需要移动元素, 一趟比较无逆序,则退出排序
// 最差情况下需要比较 n(n-1)/2 次,并且也进行同数量级的元素移动
void BubbleSort(int * arr, int length)
{
for (int i = 0; i < length - 1; i++)
{
bool exchange = false;
for (int j = length - 1; j>i; j--)
{
if (arr[j] < arr[j-1])
{
exchange = true;
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j-1];
arr[j-1] = temp;
}
}
if (exchange == false)
{
break;
}
}
}
// Simple Select Sort
// 简单选择排序时不稳定的, 时间复杂度O(n2)
// 元素的比较次数是固定的,与输入数组的情况无关,比较次数总是为 n(n-1)/2
// 最差情况下元素移动次数 3(n-1), <span style="font-size:18px;color:#ff0000;">元素的移动次数是所有的排序算法中最少的</span>
void SimpleSelectSort(int * arr, int length)
{
for (int i = 0; i < length - 1; i++)
{
int index = i; // 记录最小的位置
for (int j = i + 1; j < length; j++)
{
if (arr[j] < arr[index])
{
index = j;
}
}
if (index != i)
{
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[index];
arr[index] = temp;
}
}
}
// Quick Sort
// 快排是不稳定的,算法时间复杂度 nlogn, 最差情况下退化为冒泡排序
// 就平均计算时间而言,快排是所有算法里效果最好的一个
void QuickSort(int * arr, int left, int right)
{
if(left < right)
{
int piovt = Partition(arr, left, right);
QuickSort(arr,left, piovt -1);
QuickSort(arr, piovt+1, right);
}
}
// Partition
int Partition(int * arr, int left, int right)
{
int pivot = arr[left];
while(left<right)
{
while(left < right && arr[right] >= pivot) --right;
int temp = arr[right]; arr[right] = arr[left]; arr[left] = temp;
while(left < right && arr[left] <= pivot) ++left;
temp = arr[right]; arr[right] = arr[left]; arr[left] = temp;
}
return left;
}
// 堆排序
// 索引从1开始
// 堆排序的时间复杂度是 nlogn, 不稳定的
// 空间复杂度 O(1)
void HeapSort(int * arr, int length)
{
// 调整堆,创建小根堆
for (int i = length/2; i >= 1; i--)
{
HeapAdjust(arr, i, length);
}
// 进行堆排序
for (int i = 1; i <= length; i++)
{
int temp = arr[1];
arr[1] = arr[length - i + 1];
arr[length - i + 1] = temp;
HeapAdjust(arr, 1, length - i);
}
}
void HeapAdjust(int * arr, int start, int length)
{
int temp = arr[start];
for(int i = start * 2; i <= length; i = i * 2)
{
if ( i < length && arr[i+1] < arr[i])
{
i++; // 指向右边较小的数
}
if (arr[i] < temp)
{
arr[start] = arr[i];
start = i; // 记录上一层节点,修改 start变量,记录上一层
}
else
{
break;
}
}
arr[start] = temp;
}
// 归并排序
// 归并排序时稳定的,时间复杂度 nlogn, 空间复杂度 O(n)
// 归并排序的最好情况,最差情况,平均情况都是算法复杂度为O(n)
void MergeSort(int * arr, int *arr2, int left, int right)
{
if (left < right)
{
int mid = (left + right)/2;
MergeSort(arr, arr2, left, mid);
MergeSort(arr, arr2, mid + 1, right);
Merge(arr, arr2, left, mid, right);
}
}
// Merge
void Merge(int * arr, int *arr2, int left, int mid, int right)
{
for (int i = left; i <= right; i++)
{
arr2[i] = arr[i];
}
int k = left;
int i = left;
int j = mid +1;
while(i<=mid&&j<=right)
{
if (arr2[i] < arr2[j])
{
arr[k++] = arr2[i++];
}
else
{
arr[k++] = arr2[j++];
}
}
while(i<=mid) arr[k++] = arr2[i++];
while(j<=mid) arr[k++] = arr2[i++];
}