C語言排序算法實例分析

這篇文章主要講解了“C語言排序算法實例分析”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“C語言排序算法實例分析”吧！

1、直接插入排序

基本思想：當插入第i(i>=1)個元素時，前面的array[0],array[1],…,array[i-1]已經排好序，此時用array[i]的排 序碼與array[i-1],array[i-2],…的排序碼順序進行比較，找到插入位置即將array[i]插入，原來位置上的元素順序后移！

直接插入排序的特性總結：

1. 元素集合越接近有序，直接插入排序算法的時間效率越高

2. 時間復雜度：O(N^2) 、空間復雜度：O(1)

3. 穩定性：穩定

void InsertSort(int* a, int n)
{
    //直接插入排序 ———— 升序
	for (int i = 0; i < n - 1; ++i)
	{
		int end = i;
		int tmp = a[end + 1];
		while (end >= 0)
		{
			if (a[i] > tmp) //如果比tmp大的話就往后移
			{
				a[end + 1] = a[end];
				--end;
			}
			else  //如果tmp比當前元素大的話就不需要交換位置了，直接跳出循環！
			{
				break;
			}
		}
		a[end + 1] = tmp; // 最后把tmp放到比他小的元素后面！
	}
}

2、希爾排序（縮小增量排序）

基本思想：先選定一個整數，把待排序文件中所有記錄分成個組，所有距離為gap的記錄分在同一組內，并對每一組內的記錄進行排序。然后重復分組和排序的工作。當到達gap=1時，所有記錄在統一組內排好序。

希爾排序的特性總結：

1. 希爾排序是對直接插入排序的優化。

2. 當gap > 1時都是預排序，目的是讓數組更接近于有序。當gap == 1時，數組已經接近有序的 了，這樣就會很快。這樣整體而言，可以達到優化的效果。

3. 希爾排序的時間復雜度不好計算，需要進行推導，推導出來平均時間復雜度： O(N^1.3— N^2）

4. 穩定性：不穩定

void ShellSort(int* a, int n)
{
    //希爾排序————升序
	int gap = n;
	while (gap > 1)
	{
		gap = gap / 2;
		for (int i = 0; i < n - gap; ++i)
		{
			int end = i;
			int tmp = a[end + gap];
			while (end >= 0)
			{
				if (a[end] > tmp)
				{
					a[end + gap] = a[end];
					end = end - gap;
				}
				else
				{
					break;
				}
				a[end + gap] = tmp;
			}
		}
	}
}

3、直接選擇排序

基本思想:

在元素集合array[i]--array[n-1]中選擇關鍵碼最大(小)的數據元素 若它不是這組元素中的最后一個(第一個)元素，則將它與這組元素中的最后一個(第一個)元素交換 在剩余的array[i]--array[n-2]（array[i+1]--array[n-1]）集合中，重復上述步驟，直到集合剩余1個元素。

直接選擇排序的特性總結：(因為特別簡單就不畫圖了直接上代碼)

1. 直接選擇排序思考非常好理解，但是效率不是很好。實際中很少使用

2. 時間復雜度：O(N^2) 、空間復雜度：O(1)

3. 穩定性：不穩定

 這里我們用一個優化版本，每次確定兩個數的最終位置：

void Swap(int* p1, int* p2)
{
	int tmp = *p1;
	*p1 = *p2;
	*p2 = tmp;
}
 
void SelectSort(int* a, int n)
{
	int begin = 0;
	int end = n - 1;
	while (begin < end)
	{
		int min = begin;
		int max = begin;
		
		for (int i = begin; i <= end; ++i)
		{
			if (a[i] < a[min])
			{
				min = i;
			}
			if (a[i] > a[max])
			{
				max = i;
			}
		}
		Swap(&a[min], &a[begin]);
		if (max == begin) //如果max等于begin的話就證明最大值是begin的位置
                          //需要修正max的位置
		{
			max = min;
		}
		Swap(&a[max], &a[end]);
		++begin;
		--end;
	}
}

4、堆排序

堆排序(Heapsort)是指利用堆積樹（堆）這種數據結構所設計的一種排序算法，它是選擇排序的 一種。它是通過堆來進行選擇數據。需要注意的是排升序要建大堆，排降序建小堆。 

堆排序的特性總結：

1. 堆排序使用堆來選數，效率就高了很多。

2. 時間復雜度：O(N*logN) 、空間復雜度：O(1)

3. 穩定性：不穩定

void AdjustDown(int* a, int n, int root)
{
	int parent = root;
	int child = parent * 2 + 1;
	while (child < n)
	{
		if (child + 1 < n && a[child] < a[child + 1])
		{
			child = child + 1;
		}
		if (a[child] > a[parent])
		{
			Swap(&a[child], &a[parent]);
			parent = child;
			child = parent * 2 + 1;
		}
		else
		{
			break;
		}
	}
}
 
void HeapSort(int* a, int n)
{
	for (int i = (n - 1 - 1) / 2; i >= 0; --i)
	{
		AdjustDown(a, n, i);
	}
	int end = n - 1;
	while (end > 0)
	{
		Swap(&a[0], &a[end]);
		AdjustDown(a, end, 0);
		--end;
	}
}

感謝各位的閱讀，以上就是“C語言排序算法實例分析”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對C語言排序算法實例分析這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！