常用的排序算法（C语言）

前言

排序是数据处理中经常运用的一种重要运算，排序的功能是将一个数据元素（记录）的任意序列，重新排列成一个按照一个规则有序的序列。常用的排序算法我们要熟练掌握。

02

冒泡排序

冒泡排序（英语：Bubble Sort）是一种简单的排序算法。它重复地走访过要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序（如从大到小、首字母从A到Z）错误就把他们交换过来。

示例：

#include void bubble_sort(int arr[], int len) { 

int i, j, temp; 

for (i = 0; i < len - 1; i++) 

for (j = 0; j < len - 1 - i; j++) 

if (arr[j] > arr[j + 1]) { 

temp = arr[j]; 

arr[j] = arr[j + 1]; 

arr[j + 1] = temp; }}

int main() { 

int arr[] = { 22, 34, 3, 32, 82, 55, 89, 50, 37, 5, 64, 35, 9, 70 }; 

int len = (int) sizeof(arr) / sizeof(*arr); 

bubble_sort(arr, len); 

int i; 

for (i = 0; i < len; i++) printf("%d ", arr[i]); 

return 0;

}

03

选择排序

选择排序（Selection sort）是一种简单直观的排序算法。它的工作原理如下。首先在未排序序列中找到最小（大）元素，存放到排序序列的起始位置，然后，再从剩余未排序元素中继续寻找最小（大）元素，然后放到已排序序列的末尾。以此类推，直到所有元素均排序完毕。

示例：

void swap(int *a,int *b) { 

int temp = *a; *a = *b; 

*b = temp;}

void selection_sort(int arr[], int len) { 

int i,j;  

for (i = 0 ; i < len - 1 ; i++)  { 

int min = i; 

for (j = i + 1; j < len; j++) //走访未排序列 

if (arr[j] < arr[min]) //找到目前最小值 

min = j; //记录最小值序号 

swap(&arr[min], &arr[i]); //做交換 }}

04

插入排序

插入排序（英语：Insertion Sort）是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是通过构建有序序列，对于未排序数据，在已排序序列中从后向前扫描，找到相应位置并插入。插入排序在实现上，通常采用in-place排序，因而在从后向前扫描过程中，需要反复把已排序元素逐步向后挪位，为最新元素提供插入空间。

示例：

void insertion_sort(int arr[], int len){ 

int i,j,temp; 

for (i=1;i//从第二个元素开始 temp = arr[i]; for (j=i;j>0 && arr[j-1]>temp;j--) arr[j] = arr[j-1]; //大于temp的值后移 

arr[j] = temp; //temp放入序列 }}

05

希尔排序

希尔排序，也称递减增量排序算法，是插入排序的一种更高效的改进版本。希尔排序是非稳定排序算法。

希尔排序是基于插入排序的以下两点性质而提出改进方法的：

• 插入排序在对几乎已经排好序的数据操作时，效率高，即可以达到线性排序的效率

• 但插入排序一般来说是低效的，因为插入排序每次只能将数据移动一位

希尔排序先将待排记录序列分割成为若干子序列分别进行插入排序，待整个序列中的记录"基本有序"时，再对全体记录进行一次直接插入排序。

示例：

void shell_sort(int arr[], int len) { 

int gap, i, j; int temp; for (gap = len >> 1; 

gap > 0; gap = gap >> 1)//分子序列 for (i = gap; i < len; i++) { 

//序列内进行插入排序 temp = arr[i]; 

for (j = i - gap; j >= 0 && arr[j] > temp; j -= gap) 

arr[j + gap] = arr[j]; arr[j + gap] = temp; }}

06

归并排序

归并排序应用的是分治的思想，将大队列划分成小队列，然后小队列内排序，再将排好序的小队列组合成大队列，步骤：

1、将划分成两个队列直到不可再分为止

2、小队列内排序

3、左队列与右队列合并

4、返回合并的队列

示例：

//递归法实现

void merge_sort_recursive(int arr[], int reg[], int start, int end) { i

f (start >= end) return; 

int len = end - start, mid = (len >> 1) + start; 

int start1 = start, end1 = mid; 

int start2 = mid + 1, end2 = end; 

merge_sort_recursive(arr, reg, start1, end1); 

merge_sort_recursive(arr, reg, start2, end2); 

int k = start; 

while (start1 <= end1 && start2 <= end2) reg[k++] = arr[start1] < arr[start2] ? arr[start1++] : arr[start2++]; 

while (start1 <= end1) reg[k++] = arr[start1++]; 

while (start2 <= end2) reg[k++] = arr[start2++]; 

for (k = start; k <= end; k++) arr[k] = reg[k];}

void merge_sort(int arr[], const int len) { 

int reg[len];

merge_sort_recursive(arr, reg, 0, len - 1);

}

07

快速排序

快速排序的基本思想是：通过一趟排序将待排记录分割成独立的两部分，其中一部分记录的关键字均比另一部分记录的关键字小，则可分别对这两部分记录继续进行排序，已达到整个序列有序。一趟快速排序的具体过程可描述为：从待排序列中任意选取一个记录(通常选取第一个记录)作为基准值，然后将记录中关键字比它小的记录都安置在它的位置之前，将记录中关键字比它大的记录都安置在它的位置之后。这样，以该基准值为分界线，将待排序列分成的两个子序列。

一趟快速排序的具体做法为：设置两个指针low和high分别指向待排序列的开始和结尾，记录下基准值baseval(待排序列的第一个记录)，然后先从high所指的位置向前搜索直到找到一个小于baseval的记录并互相交换，接着从low所指向的位置向后搜索直到找到一个大于baseval的记录并互相交换，重复这两个步骤直到low=high为止

示例：

void swap(int *x, int *y) { 

int t = *x; *x = *y; *y = t;}

//递归法实现

void quick_sort_recursive(int arr[], int start, int end) { 

if (start >= end) return; 

int mid = arr[end]; 

int left = start, right = end - 1; 

while (left < right) { 

while (arr[left] < mid && left < right) left++; 

while (arr[right] >= mid && left < right) right--; 

swap(&arr[left], &arr[right]); } 

if (arr[left] >= arr[end]) swap(&arr[left], &arr[end]); 

else left++; 

if (left) quick_sort_recursive(arr, start, left - 1); 

quick_sort_recursive(arr, left + 1, end);}

void quick_sort(int arr[], int len) { quick_sort_recursive(arr, 0, len - 1);}

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