常见排序算法C实现

排序的方法非常多,这篇博客进行总结。
关键、常用的排序方法:

  1. 快速排序,提高效率的方法
  2. 堆排序
  3. 递归归并排序
  4. 非递归归并排序

下面是这些排序的代码,C语言实现:

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void swap(int *a,int i,int j)
{
int temp;
temp=a[i];
a[i]=a[j];
a[j]=temp;
}
//O(n**2) Stable
void bubble_sort(int *a,int n)
{
int i,j,temp;
for (i=0;i<n;i++)
{
for(j=i+1;j<n;j++)
if(a[i]>a[j])
swap(a,i,j);
}
}
//O(n**2) Not Stable
//和冒泡类似,只是减少了盲目交换的次数。
void select_sort(int *a,int n)
{
int i,j,k,temp;
for(i=0;i<n-1;i++)
{
k=i;
for(j=i+1;j<n;j++)
if(a[k]>a[j])
k=j;
if(i!=k)
swap(a,i,k);
}
}
//O(nlogn) Not stable
void quick_sort(int *a,int left,int right)
{
int last=left;
int i;
if(left>=right)
return ;
swap(a,left,(left+right)/2);
for(i=left+1;i<=right;i++)
if(a[i]<a[left])
swap(a,++last,i);
swap(a,left,last);
quick_sort(a,left,last-1);
quick_sort(a,last+1,right);
}
//O(n**2) Stable
void insertion_sort(int *a,int n)
{
int i,j,temp;
for(i=1;i<n;i++)
{
temp=a[i];
j=i-1;
while(j>=0 && temp<a[j])
{
a[j+1]=a[j];
j--;
}
a[j+1] = temp;
}
}
//O(nlogn) Not stable
void shell_insert_sort(int *a,int n)
{
int gap,i,j,temp;
for(gap=n/2;gap>0;gap/=2)
for(i=gap;i<n;i++)
for(j=i-gap;j>=0 && a[j]>a[j+gap];j-=gap)
swap(a,j,j+gap);
}
//O(nlogn) Not stable. O(1) spare space.
void heap_adjust(int *a,int i,int n)
{
int child,temp;
for(temp=a[i];2*i+1 < n;i=child)
{
child = 2*i +1;
if(child!=n-1 && a[child+1]>a[child])
++child;
if(temp >= a[child])
break;
a[i]=a[child];
}
a[i]=temp;
}
void heap_sort(int *a,int n)
{
int i;
for(i=n/2 -1;i>=0;i--)
heap_adjust(a,i,n);
for(i=n-1;i>0;i--)
{
swap(a,0,i);
heap_adjust(a,0,i);
}
}
void merge(int *array,int left,int m,int right)
{
int i,j,k=0,l;
//merged动态临时数组,将有序的array[left...m]和有序的array[m+1...right]
//归并成新的有序数组存放到merged中
int *merged=(int *)malloc(sizeof(int)*(right-left+1));
// printf("merge--[%d %d] [%d %d]\n",left,m,m+1,right);
for(i=left,j=m+1;i<=m && j<=right;k++)
{
if(array[i]<=array[j])
merged[k]=array[i++];
else
merged[k]=array[j++];
}
//如果比较完后,前半部分还有剩的,直接接到merged后面
if(i<=m)
{
for(;i<=m;k++)
merged[k]=array[i++];
}
//如果比较完后,后半部分还有剩的,直接接到merged后面
if(j<=right)
{
for(;j<=right;k++)
merged[k]=array[j++];
}
//将有序的merged拷贝到原始array[left...right]
for(l=left,k=0;l<=right;l++)
array[l]=merged[k++];
free(merged);
}
//归并排序,递归版本
//O(nlogn) Stable. spare space O(n+logn)
void merge_sort_rec(int *a,int left,int right)
{
int i=0;
if(left<right)
{
i=(left + right)/2;
merge_sort_rec(a,left,i);
merge_sort_rec(a,i+1,right);
merge(a,left,i,right);
}
}
//归并排序,非递归版(推荐)
void merge_sort(int *a,int left,int right)
{
int i=0,k=2;
//数组的长度=right+1
//k是归并时增长的步长
while(k<=right+1)
{
i=0;
//内while循环归并后的序列长度为k
while(i+k<=right+1)
{
//printf("merge(%d,%d,%d)\n",i,i+k/2-1,i+k-1);
merge(a,i,i+k/2-1,i+k-1);
i+=k;
}
//如果剩下两个子序列,他们肯定不够while里的归并长度,在这里把他们归并
//如果不剩(i==right)或者只剩一个子序列(i+k/2-1==right),什么也不用做
if(i+k/2-1<right)
{
merge(a,i,i+k/2-1,right);
//printf("merge(%d,%d,%d)\n",i,i+k/2-1,right);
}
k*=2;
}
//最后一次归并
//printf("last merge(%d,%d,%d)\n",left,k/2-1,right);
merge(a,left,k/2-1,right);
}
void print(int *a,int n)
{
int i;
for(i=0;i<n;i++)
printf("%5d",a[i]);
printf("\n");
}
void main()
{
int a1[]={13,0,5,8,1,7,21,50,9,2};
int a2[]={13,0,5,8,1,7,21,50,9,2};
int a3[]={13,0,5,8,1,7,21,50,9,2};
int a4[]={13,0,5,8,1,7,21,50,9,2};
int a5[]={13,0,5,8,1,7,21,50,9,2};
int a6[]={13,0,5,8,1,7,21,50,9,2};
int a7[]={13,0,5,8,1,7,21,50,9,2};
int a8[]={13,0,5,8,1,7,21,50,9,2};
bubble_sort(a1,10); print(a1,10);
select_sort(a2,10); print(a2,10);
quick_sort(a3,0,9); print(a3,10);
insertion_sort(a4,10); print(a4,10);
shell_insert_sort(a5,10);print(a5,10);
heap_sort(a6,10); print(a6,10);
merge_sort_rec(a7,0,9); print(a7,10);
merge_sort(a8,0,9); print(a8,10);
//如果排序前要手动获得数组长度,用sizeof:
//printf("Array a1 length =%d\n",sizeof(a1)/sizeof(a1[0]));
}