数据结构与C

数据结构与C 知识量:8 - 24 - 99

8.1 三种简单的排序方法><

什么是排序- 8.1.1 -

排序(Sorting)是指将一个无序的序列重新排列成有序的过程。这个过程需要按照某种规则或顺序,将元素重新排列,使得它们按照特定的顺序排列。排序算法是实现排序过程的算法,不同的排序算法有不同的时间复杂度和空间复杂度。常见的排序算法包括直接插入排序、冒泡排序、简单选择排序等。

在计算机科学中,排序算法被广泛应用于各种场景,如数据结构中的数组、链表、栈、队列等,以及数据库中的索引、查询等操作。排序算法的性能对于程序的效率和稳定性至关重要。因此,在设计和实现程序时,需要根据具体的应用场景和数据特性选择合适的排序算法,并进行优化。

直接插入排序- 8.1.2 -

直接插入排序(Insertion Sort)是一种简单的排序算法,它的基本思想是将未排序的元素一个个插入到已排序的序列中。

具体步骤如下:

  1. 从第一个元素开始,该元素可以认为已经被排序;

  2. 取出下一个元素,在已排序的元素序列中从后向前扫描;

  3. 如果该元素(已排序)大于新元素,将该元素移到下一位置;

  4. 重复步骤3,直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置;

  5. 将新元素插入到该位置后;

  6. 重复步骤2~5。

直接插入排序在最好的情况下(即待排序记录按其关键字递增顺序排列)的时间复杂度为O(n),最坏情况下(即待排序记录按其关键字递减顺序排列)的时间复杂度为O(n^2),空间复杂度为O(1)。

以下是一个插入排序算法的示例代码:

#include <stdio.h>  
  
void insertionSort(int arr[], int n) {  
    int i, j, key;  
    for (i = 1; i < n; i++) {  
        key = arr[i];  
        j = i - 1;  
        while (j >= 0 && arr[j] > key) {  
            arr[j + 1] = arr[j];  
            j--;  
        }  
        arr[j + 1] = key;  
    }  
}  
  
int main() {  
    int arr[] = { 10, 7, 8, 9, 1, 5 };  
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);  
    insertionSort(arr, n);  
    printf("Sorted array: ");  
    for (int i = 0; i < n; i++) {  
        printf("%d ", arr[i]);  
    }  
    return 0;  
}

该代码定义了一个插入排序函数insertionSort,它接受一个整数数组和数组的大小作为参数,并使用插入排序算法对数组进行排序。在主函数中,声明一个整数数组并调用insertionSort函数对其进行排序。最后,使用循环遍历已排序的数组并打印其元素。

冒泡排序- 8.1.3 -

冒泡排序(Bubble Sort)是一种简单的排序算法。它重复地遍历待排序的数列,一次比较两个元素,如果他们的顺序错误就把他们交换过来。遍历数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换,也就是说该数列已经排序完成。

这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端,如同气泡一样浮到水面上,所以被称为冒泡排序。

以下是冒泡排序的C语言实现:

#include <stdio.h>  
  
void bubbleSort(int arr[], int n) {  
    int i, j, temp;  
    for (i = 0; i < n - 1; i++) {  
        for (j = 0; j < n - i - 1; j++) {  
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {  
                temp = arr[j];  
                arr[j] = arr[j + 1];  
                arr[j + 1] = temp;  
            }  
        }  
    }  
}  
  
int main() {  
    int arr[] = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};  
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);  
    bubbleSort(arr, n);  
    printf("Sorted array: ");  
    for (int i = 0; i < n; i++) {  
        printf("%d ", arr[i]);  
    }  
    return 0;  
}

这个代码中,bubbleSort函数接受一个整数数组和数组的大小作为参数,并使用冒泡排序算法对数组进行排序。在主函数中,声明一个整数数组并调用bubbleSort函数对其进行排序。最后,使用循环遍历已排序的数组并打印其元素。

简单选择排序- 8.1.4 -

简单选择排序(Selection Sort)是一种简单的排序算法,它的基本思想是每次从待排序的元素中选出最小(或最大)的一个元素,放到已排好序的元素序列的末尾,直到全部待排序的数据元素排完。

以下是简单选择排序的C语言实现:

#include <stdio.h>  
  
void selectionSort(int arr[], int n) {  
    int i, j, minIndex, temp;  
    for (i = 0; i < n - 1; i++) {  
        minIndex = i;  
        for (j = i + 1; j < n; j++) {  
            if (arr[j] < arr[minIndex]) {  
                minIndex = j;  
            }  
        }  
        temp = arr[minIndex];  
        arr[minIndex] = arr[i];  
        arr[i] = temp;  
    }  
}  
  
int main() {  
    int arr[] = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};  
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);  
    selectionSort(arr, n);  
    printf("Sorted array: ");  
    for (int i = 0; i < n; i++) {  
        printf("%d ", arr[i]);  
    }  
    return 0;  
}

这个代码中,selectionSort函数接受一个整数数组和数组的大小作为参数,并使用简单选择排序算法对数组进行排序。在主函数中,声明一个整数数组并调用selectionSort函数对其进行排序。最后,使用循环遍历已排序的数组并打印其元素。