编程必备！9种排序的实现

时间：2019-03-27 09:24:01

关键字：排序编程

[导读]#includevoid PrintData(int *pDataArray, int iDataNum){ for (int i = 0; i < iDataNum; i++) printf

#include

void PrintData(int *pDataArray, int iDataNum)
{
for (int i = 0; i < iDataNum; i++)
printf("%d ", pDataArray[i]);
printf("n");
fflush(stdout);
}

//交换data1和data2所指向的整形
void DataSwap(int* data1, int* data2)
{
int temp = *data1;
*data1 = *data2;
*data2 = temp;
}

/********************************************************
*函数名称：ShellInsert
*参数说明：pDataArray 无序数组；
*          d          增量大小
*     iDataNum为无序数据个数
*说明：    希尔按增量d的插入排序
*********************************************************/
void ShellInsert(int* pDataArray, int d, int iDataNum)
{
for (int i = d; i < iDataNum; i += 1)    //从第2个数据开始插入
{
  int j = i - d;
  int temp = pDataArray[i];    //记录要插入的数据
  while (j >= 0 && pDataArray[j] > temp)    //从后向前，找到比其小的数的位置
  {
   pDataArray[j+d] = pDataArray[j];    //向后挪动
   j -= d;
  }

if (j != i - d) //存在比其小的数
pDataArray[j+d] = temp;
}
}

/********************************************************
*函数名称：ShellSort
*参数说明：pDataArray 无序数组；
*     iDataNum为无序数据个数
*说明：    希尔排序
*********************************************************/
void ShellSort(int* pDataArray, int iDataNum)
{
int d = iDataNum / 2;    //初始增量设为数组长度的一半
while(d >= 1)
{
  ShellInsert(pDataArray, d, iDataNum);
  d = d / 2;    //每次增量变为上次的二分之一
}
}

/********************************************************
*函数名称：GetNumInPos
*参数说明：num 一个整形数据
*     pos 表示要获得的整形的第pos位数据
*说明：    找到num的从低到高的第pos位的数据
*********************************************************/
int GetNumInPos(int num,int pos)
{
int temp = 1;
for (int i = 0; i < pos - 1; i++)
  temp *= 10;

return (num / temp) % 10;
}

/********************************************************
*函数名称：RadixSort
*参数说明：pDataArray 无序数组；
*     iDataNum为无序数据个数
*说明：    基数排序
*********************************************************/
#define RADIX_10 10    //整形排序
#define KEYNUM_31 10     //关键字个数，这里为整形位数
void RadixSort(int* pDataArray, int iDataNum)
{
int *radixArrays[RADIX_10];    //分别为0~9的序列空间
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
  radixArrays[i] = (int *)malloc(sizeof(int) * (iDataNum + 1));
  radixArrays[i][0] = 0;    //index为0处记录这组数据的个数
}

for (int pos = 1; pos <= KEYNUM_31; pos++)    //从个位开始到31位
{
  for (int i = 0; i < iDataNum; i++)    //分配过程
  {
   int num = GetNumInPos(pDataArray[i], pos);
   int index = ++radixArrays[num][0];
   radixArrays[num][index] = pDataArray[i];
  }

  for (int i = 0, j =0; i < RADIX_10; i++)    //收集
  {
   for (int k = 1; k <= radixArrays[i][0]; k++)
    pDataArray[j++] = radixArrays[i][k];
   radixArrays[i][0] = 0;    //复位
  }
}
}

/********************************************************
*函数名称：SlipDown
*参数说明：pDataArray 无序数组；
*     iCurNode为堆中需要调整的节点
*          iDataNum为数组长度
*函数返回：分割后的分割数位置
*函数说明：调整iCurNode处的节点，形成大顶堆
*********************************************************/
void SlipDown(int *pDataArray,int iCurNode,int iDataNum)
{
int temp = pDataArray[iCurNode];    //记录需要调整的节点值

for (int iNextNode = iCurNode*2; iNextNode <= iDataNum; iNextNode = iCurNode*2)
{
  if (iNextNode + 1 <= iDataNum
   && pDataArray[iNextNode] < pDataArray[iNextNode + 1])    //寻找iCurNode子节点中的大者
   iNextNode++;
  if (pDataArray[iNextNode] > temp)    //大的值上移
   pDataArray[iCurNode] = pDataArray[iNextNode];
  else    //结束调整
   break;

iCurNode = iNextNode; //更新需要调整的节点
}

pDataArray[iCurNode] = temp;
}

/********************************************************
*函数名称：HeapSort
*参数说明：pDataArray 无序数组；
*     iDataNum为无序数据个数
*说明：    堆排序
*********************************************************/
void HeapSort(int* pDataArray, int iDataNum)
{
pDataArray--;    //让原先数组下标0对应1，便于堆中节点的访问
for (int i = iDataNum/2; i > 0; i--)    //调整为大顶堆
  SlipDown(pDataArray, i, iDataNum);

for (int i = iDataNum; i > 1; i--)    //根据大顶堆进行排序
{
  DataSwap(&pDataArray[i], &pDataArray[1]);
  SlipDown(pDataArray, 1, i - 1);
}
}

/********************************************************
*函数名称：Split
*参数说明：pDataArray 无序数组；
*     iBegin为pDataArray需要快速排序的起始位置
*          iEnd为pDataArray需要快速排序的结束位置
*函数返回：分割后的分割数位置
*说明：    以iBegin处的数值value作为分割数，
使其前半段小于value，后半段大于value
*********************************************************/
int Split(int *pDataArray,int iBegin,int iEnd)
{
int rIndex = rand() % (iEnd - iBegin + 1);    //随机获得偏移位置

int pData = pDataArray[iBegin + rIndex]; //将iBegin+rIndex处的值作为划分值

while (iBegin < iEnd)    //循环分割数组，使其前半段小于pData，后半段大于pData
{
  while (iEnd > iBegin && pDataArray[iEnd] >= pData)    //从后向前寻找小于pData的数据位置
   iEnd--;

  if (iEnd != iBegin)
  {
   pDataArray[iBegin] = pDataArray[iEnd];    //将小于pData数据存放到数组前方
   iBegin++;

while (iBegin < iEnd && pDataArray[iBegin] <= pData)
iBegin++;

   if (iBegin != iEnd)
   {
    pDataArray[iEnd] = pDataArray[iBegin];    //将大于pData数据存放到数组后方
    iEnd--;
   }
  }
}

pDataArray[iEnd] = pData; //此时iBegin=iEnd，此处存储分割数据pData
return iEnd;
}

/********************************************************
*函数名称：QSort
*参数说明：pDataArray 无序数组；
*     iBegin为pDataArray需要快速排序的起始位置
*          iEnd为pDataArray需要快速排序的结束位置
*说明：    快速排序递归函数
*********************************************************/
void QSort(int* pDataArray, int iBegin, int iEnd)
{
if (iBegin < iEnd)
{
  int pos = Split(pDataArray, iBegin, iEnd);    //获得分割后的位置
  QSort(pDataArray, iBegin, pos - 1);           //对分割后的前半段递归快排
  QSort(pDataArray, pos + 1, iEnd);             //对分割后的后半段递归快排
}
}

/********************************************************
*函数名称：QuickSort
*参数说明：pDataArray 无序数组；
* iDataNum为无序数据个数
*说明：快速排序
*********************************************************/
void QuickSort(int* pDataArray, int iDataNum)
{
QSort(pDataArray, 0, iDataNum - 1);
}

/********************************************************
*函数名称：Merge
*参数说明：pDataArray 无序数组；
*          int *pTempArray 临时存储合并后的序列
*          bIndex 需要合并的序列1的起始位置
*          mIndex 需要合并的序列1的结束位置
并且作为序列2的起始位置
*          eIndex 需要合并的序列2的结束位置
*说明：    将数组中连续的两个子序列合并为一个有序序列
*********************************************************/
void Merge(int* pDataArray, int *pTempArray, int bIndex, int mIndex, int eIndex)
{
int mLength = eIndex - bIndex;    //合并后的序列长度
int i = 0;    //记录合并后序列插入数据的偏移
int j = bIndex;    //记录子序列1插入数据的偏移
int k = mIndex;    //记录子序列2掺入数据的偏移

while (j < mIndex && k < eIndex)
{
  if (pDataArray[j] <= pDataArray[k])
  {
   pTempArray[i++] = pDataArray[j];
   j++;
  }
  else
  {
   pTempArray[i++] = pDataArray[k];
   k++;
  }
}

if (j == mIndex)    //说明序列1已经插入完毕
  while (k < eIndex)
   pTempArray[i++] = pDataArray[k++];
else                //说明序列2已经插入完毕
  while (j < mIndex)
   pTempArray[i++] = pDataArray[j++];

for (i = 0; i < mLength; i++) //将合并后序列重新放入pDataArray
pDataArray[bIndex + i] = pTempArray[i];
}

/********************************************************
*函数名称：BottomUpMergeSort
*参数说明：pDataArray 无序数组；
*     iDataNum为无序数据个数
*说明：    自底向上的归并排序
*********************************************************/
void BottomUpMergeSort(int* pDataArray, int iDataNum)
{
int *pTempArray = (int *)malloc(sizeof(int) * iDataNum);    //临时存放合并后的序列
int length = 1;    //初始有序子序列长度为1
while (length < iDataNum)
{
  int i = 0;
  for (; i + 2*length < iDataNum; i += 2*length)
   Merge(pDataArray, pTempArray, i, i + length, i + 2*length);
  if (i + length < iDataNum)
   Merge(pDataArray, pTempArray, i, i + length, iDataNum);
  length *= 2;    //有序子序列长度*2
}
free(pTempArray);
}

/********************************************************
*函数名称：RecursionMergeSort
*参数说明：pDataArray 无序数组；
*          int *pTempArray 临时存放合并的序列
*     iBegin为pDataArray需要归并排序的起始位置
*          iEnd为pDataArray需要归并排序的结束位置
*说明：    自顶向下的归并排序递归函数
*********************************************************/
void RecursionMergeSort(int* pDataArray, int *pTempArray, int iBegin, int iEnd)
{
if (iBegin < iEnd)
{
  int middle = (iBegin + iEnd) / 2;
  RecursionMergeSort(pDataArray, pTempArray, iBegin, middle);    //前半段递归归并排序
  RecursionMergeSort(pDataArray, pTempArray, middle + 1, iEnd); //后半段归并排序
  Merge(pDataArray, pTempArray, iBegin, middle + 1, iEnd + 1);   //合并前半段和后半段
}
}

/********************************************************
*函数名称：UpBottomMergeSort
*参数说明：pDataArray 无序数组；
*     iDataNum为无序数据个数
*说明：    自顶向下的归并排序
*********************************************************/
void UpBottomMergeSort(int* pDataArray, int iDataNum)
{
int *pTempArray = (int *)malloc(sizeof(int) * iDataNum);    //临时存放合并后的序列
RecursionMergeSort(pDataArray, pTempArray, 0, iDataNum - 1);
free(pTempArray);
}

//查找数值iData在长度为iLen的pDataArray数组中的插入位置
int FindInsertIndex(int *pDataArray, int iLen, int iData)
{
int iBegin = 0;
int iEnd = iLen - 1;
int index = -1;    //记录插入位置
while (iBegin <= iEnd)
{
  index = (iBegin + iEnd) / 2;
  if (pDataArray[index] > iData)
   iEnd = index - 1;
  else
   iBegin = index + 1;
}
if (pDataArray[index] <= iData)
  index++;
return index;
}

/********************************************************
*函数名称：BinaryInsertSort
*参数说明：pDataArray 无序数组；
*     iDataNum为无序数据个数
*说明：    二分查找插入排序
*********************************************************/
void BinaryInsertSort(int* pDataArray, int iDataNum)
{
for (int i = 1; i < iDataNum; i++)    //从第2个数据开始插入
{
  int index = FindInsertIndex(pDataArray, i, pDataArray[i]);    //二分寻找插入的位置

  if (i != index)    //插入位置不为i，才挪动、插入
  {
   int j = i;
   int temp = pDataArray[i];
   while (j > index)    //挪动位置
   {
    pDataArray[j] = pDataArray[j-1];
    j--;
   }
   pDataArray[j] = temp;    //插入
  }
}
}

/********************************************************
*函数名称：InsertSort
*参数说明：pDataArray 无序数组；
*     iDataNum为无序数据个数
*说明：    插入排序（从前向后寻找）
*********************************************************/
void InsertSort(int* pDataArray, int iDataNum)
{
for (int i = 1; i < iDataNum; i++)    //从第2个数据开始插入
{
  int j = 0;
  while (j < i && pDataArray[j] <= pDataArray[i])    //寻找插入的位置
   j++;

  if (j < i)    //i位置之前，有比pDataArray[i]大的数，则进行挪动和插入
  {
   int k = i;
   int temp = pDataArray[i];
   while (k > j)    //挪动位置
   {
    pDataArray[k] = pDataArray[k-1];
    k--;
   }
   pDataArray[k] = temp;    //插入
  }
}
}

/********************************************************
*函数名称：InsertSort
*参数说明：pDataArray 无序数组；
*     iDataNum为无序数据个数
*说明：    插入排序（从后向前寻找）
*********************************************************/
void InsertSort1(int* pDataArray, int iDataNum)
{
for (int i = 1; i < iDataNum; i++)    //从第2个数据开始插入
{
  int j = i - 1;
  int temp = pDataArray[i];    //记录要插入的数据
  while (j >= 0 && pDataArray[j] > temp)    //从后向前，找到比其小的数的位置
  {
   pDataArray[j+1] = pDataArray[j];    //向后挪动
   j--;
  }

if (j != i - 1) //存在比其小的数
pDataArray[j+1] = temp;
}
}

/********************************************************
*函数名称：SelectionSort
*参数说明：pDataArray 无序数组；
*     iDataNum为无序数据个数
*说明：    选择排序
*********************************************************/
void SelectionSort(int* pDataArray, int iDataNum)
{
for (int i = 0; i < iDataNum - 1; i++)    //从第一个位置开始
{
  int index = i;
  for (int j = i + 1; j < iDataNum; j++)    //寻找最小的数据索引
   if (pDataArray[j] < pDataArray[index])
    index = j;

if (index != i) //如果最小数位置变化则交换
DataSwap(&pDataArray[index], &pDataArray[i]);
}
}

/********************************************************
*函数名称：BubbleSort
*参数说明：pDataArray 无序数组；
*     iDataNum为无序数据个数
*说明：    冒泡排序
*********************************************************/
void BubbleSort(int* pDataArray, int iDataNum)
{
BOOL flag = FALSE;    //记录是否存在交换
for (int i = 0; i < iDataNum - 1; i++)    //走iDataNum-1趟
{
  flag = FALSE;
  for (int j = 0; j < iDataNum - i - 1; j++)
   if (pDataArray[j] > pDataArray[j + 1])
   {
    flag = TRUE;
    DataSwap(&pDataArray[j], &pDataArray[j + 1]);
   }

if (!flag) //上一趟比较中不存在交换，则退出排序
break;
}
}

//测试序列是否有序
BOOL CheckOrder(int *pDataArray, int iDataNum)
{
for (int i = 0; i < iDataNum - 1; i++)
if (pDataArray[i] > pDataArray[i+1])
return FALSE;
return TRUE;
}

UINT64 time_fre; //时钟频率

UINT64 GetTimeM()
{
//获取当前时间
LARGE_INTEGER curCounter;
QueryPerformanceCounter(&curCounter);
return curCounter.QuadPart*1000/time_fre;
}

void BubbleSortTest(int *pDataArray,int length, FILE *fp)
{
//初始化数组
for (int i = 0; i < length; i++)
pDataArray[i] = rand()%100000;

UINT64 begin;
UINT64 end;
begin = GetTimeM();
BubbleSort(pDataArray, length);
end = GetTimeM();