C排序算法
C 排序算法 ¶
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。
过程演示：
c
1#include <stdio.h>
2void bubble_sort(int arr[], int len) {
3 int i, j, temp;
4 for (i = 0; i < len - 1; i++)
5 for (j = 0; j < len - 1 - i; j++)
6 if (arr[j] > arr[j + 1]) {
7 temp = arr[j];
8 arr[j] = arr[j + 1];
9 arr[j + 1] = temp;
10 }
11}
12int main() {
13 int arr[] = { 22, 34, 3, 32, 82, 55, 89, 50, 37, 5, 64, 35, 9, 70 };
14 int len = (int) sizeof(arr) / sizeof(*arr);
15 bubble_sort(arr, len);
16 int i;
17 for (i = 0; i < len; i++)
18 printf("%d ", arr[i]);
19 return 0;
20}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。
过程演示：
c
1void swap(int *a,int *b) //交換兩個變數
2{
3 int temp = *a;
4 *a = *b;
5 *b = temp;
6}
7void selection_sort(int arr[], int len)
8{
9 int i,j;
10
11 for (i = 0 ; i < len - 1 ; i++)
12 {
13 int min = i;
14 for (j = i + 1; j < len; j++) //走訪未排序的元素
15 if (arr[j] < arr[min]) //找到目前最小值
16 min = j; //紀錄最小值
17 swap(&arr[min], &arr[i]); //做交換
18 }
19}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（即只需用到 {\displaystyle O(1)} {\displaystyle O(1)}的额外空间的排序），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。
过程演示：
c
1void insertion_sort(int arr[], int len){
2 int i,j,temp;
3 for (i=1;i<len;i++){
4 temp = arr[i];
5 for (j=i;j>0 && arr[j-1]>temp;j--)
6 arr[j] = arr[j-1];
7 arr[j] = temp;
8 }
9}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
过程演示：
c
1void shell_sort(int arr[], int len) {
2 int gap, i, j;
3 int temp;
4 for (gap = len >> 1; gap > 0; gap = gap >> 1)
5 for (i = gap; i < len; i++) {
6 temp = arr[i];
7 for (j = i - gap; j >= 0 && arr[j] > temp; j -= gap)
8 arr[j + gap] = arr[j];
9 arr[j + gap] = temp;
10 }
11}归并排序 ¶
把数据分为两段，从两段中逐个选最小的元素移入新数据段的末尾。
可从上到下或从下到上进行。
过程演示：
迭代法 ¶
c
1int min(int x, int y) {
2 return x < y ? x : y;
3}
4void merge_sort(int arr[], int len) {
5 int* a = arr;
6 int* b = (int*) malloc(len * sizeof(int));
7 int seg, start;
8 for (seg = 1; seg < len; seg += seg) {
9 for (start = 0; start < len; start += seg + seg) {
10 int low = start, mid = min(start + seg, len), high = min(start + seg + seg, len);
11 int k = low;
12 int start1 = low, end1 = mid;
13 int start2 = mid, end2 = high;
14 while (start1 < end1 && start2 < end2)
15 b[k++] = a[start1] < a[start2] ? a[start1++] : a[start2++];
16 while (start1 < end1)
17 b[k++] = a[start1++];
18 while (start2 < end2)
19 b[k++] = a[start2++];
20 }
21 int* temp = a;
22 a = b;
23 b = temp;
24 }
25 if (a != arr) {
26 int i;
27 for (i = 0; i < len; i++)
28 b[i] = a[i];
29 b = a;
30 }
31 free(b);
32}递归法 ¶
c
1void merge_sort_recursive(int arr[], int reg[], int start, int end) {
2 if (start >= end)
3 return;
4 int len = end - start, mid = (len >> 1) + start;
5 int start1 = start, end1 = mid;
6 int start2 = mid + 1, end2 = end;
7 merge_sort_recursive(arr, reg, start1, end1);
8 merge_sort_recursive(arr, reg, start2, end2);
9 int k = start;
10 while (start1 <= end1 && start2 <= end2)
11 reg[k++] = arr[start1] < arr[start2] ? arr[start1++] : arr[start2++];
12 while (start1 <= end1)
13 reg[k++] = arr[start1++];
14 while (start2 <= end2)
15 reg[k++] = arr[start2++];
16 for (k = start; k <= end; k++)
17 arr[k] = reg[k];
18}
19void merge_sort(int arr[], const int len) {
20 int reg[len];
21 merge_sort_recursive(arr, reg, 0, len - 1);
22}快速排序 ¶
在区间中随机挑选一个元素作基准，将小于基准的元素放在基准之前，大于基准的元素放在基准之后，再分别对小数区与大数区进行排序。
过程演示：
迭代法 ¶
c
1typedef struct _Range {
2 int start, end;
3} Range;
4Range new_Range(int s, int e) {
5 Range r;
6 r.start = s;
7 r.end = e;
8 return r;
9}
10void swap(int *x, int *y) {
11 int t = *x;
12 *x = *y;
13 *y = t;
14}
15void quick_sort(int arr[], const int len) {
16 if (len <= 0)
17 return; // 避免len等於負值時引發段錯誤（Segment Fault）
18 // r[]模擬列表,p為數量,r[p++]為push,r[--p]為pop且取得元素
19 Range r[len];
20 int p = 0;
21 r[p++] = new_Range(0, len - 1);
22 while (p) {
23 Range range = r[--p];
24 if (range.start >= range.end)
25 continue;
26 int mid = arr[(range.start + range.end) / 2]; // 選取中間點為基準點
27 int left = range.start, right = range.end;
28 do
29 {
30 while (arr[left] < mid) ++left; // 檢測基準點左側是否符合要求
31 while (arr[right] > mid) --right; //檢測基準點右側是否符合要求
32
33 if (left <= right)
34 {
35 swap(&arr[left],&arr[right]);
36 left++;right--; // 移動指針以繼續
37 }
38 } while (left <= right);
39
40 if (range.start < right) r[p++] = new_Range(range.start, right);
41 if (range.end > left) r[p++] = new_Range(left, range.end);
42 }
43}递归法 ¶
c
1void swap(int *x, int *y) {
2 int t = *x;
3 *x = *y;
4 *y = t;
5}
6void quick_sort_recursive(int arr[], int start, int end) {
7 if (start >= end)
8 return;
9 int mid = arr[end];
10 int left = start, right = end - 1;
11 while (left < right) {
12 while (arr[left] < mid && left < right)
13 left++;
14 while (arr[right] >= mid && left < right)
15 right--;
16 swap(&arr[left], &arr[right]);
17 }
18 if (arr[left] >= arr[end])
19 swap(&arr[left], &arr[end]);
20 else
21 left++;
22 if (left)
23 quick_sort_recursive(arr, start, left - 1);
24 quick_sort_recursive(arr, left + 1, end);
25}
26void quick_sort(int arr[], int len) {
27 quick_sort_recursive(arr, 0, len - 1);
28}