排序大融合

#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #define OK 1 #define ERROR 0 #define TRUE 1 #define FALSE 0 #define MAX_LENGTH_INSERT_SORT 7 /* 用于快速排序时判断是否选用插入排序阙值 */ typedef int Status; #define MAXSIZE 10000 /* 用于要排序数组个数最大值，可根据需要修改 */ typedef struct { int r[MAXSIZE+1]; /* 用于存储要排序数组，r[0]用作哨兵或临时变量 */ int length; /* 用于记录顺序表的长度 */ }SqList; /* 交换L中数组r的下标为i和j的值 */ void swap(SqList *L,int i,int j) { int temp=L->r[i]; L->r[i]=L->r[j]; L->r[j]=temp; } void print(SqList L) { int i; for(i=1;i<L.length;i++) printf("%d,",L.r[i]); printf("%d",L.r[i]); printf("\n"); } /* 对顺序表L作交换排序（冒泡排序初级版） */ void BubbleSort0(SqList *L) { int i,j; for(i=1;i<L->length;i++) { for(j=i+1;j<=L->length;j++) { if(L->r[i]>L->r[j]) { swap(L,i,j);/* 交换L->r[i]与L->r[j]的值 */ } } } } /* 对顺序表L作冒泡排序 */ void BubbleSort(SqList *L) { int i,j; for(i=1;i<L->length;i++) { for(j=L->length-1;j>=i;j--) /* 注意j是从后往前循环 */ { if(L->r[j]>L->r[j+1]) /* 若前者大于后者（注意这里与上一算法的差异）*/ { swap(L,j,j+1);/* 交换L->r[j]与L->r[j+1]的值 */ } } } } /* 对顺序表L作改进冒泡算法 */ void BubbleSort2(SqList *L) { int i,j; Status flag=TRUE; /* flag用来作为标记 */ for(i=1;i<L->length && flag;i++) /* 若flag为true说明有过数据交换，否则停止循环 */ { flag=FALSE; /* 初始为False */ for(j=L->length-1;j>=i;j--) { if(L->r[j]>L->r[j+1]) { swap(L,j,j+1); /* 交换L->r[j]与L->r[j+1]的值 */ flag=TRUE; /* 如果有数据交换，则flag为true */ } } } } /* 对顺序表L作简单选择排序 */ void SelectSort(SqList *L) { int i,j,min; for(i=1;i<L->length;i++) { min = i; /* 将当前下标定义为最小值下标 */ for (j = i+1;j<=L->length;j++)/* 循环之后的数据 */ { if (L->r[min]>L->r[j]) /* 如果有小于当前最小值的关键字 */ min = j; /* 将此关键字的下标赋值给min */ } if(i!=min) /* 若min不等于i，说明找到最小值，交换 */ swap(L,i,min); /* 交换L->r[i]与L->r[min]的值 */ } } /* 对顺序表L作直接插入排序 */ void InsertSort(SqList *L) { int i,j; for(i=2;i<=L->length;i++) { if (L->r[i]<L->r[i-1]) /* 需将L->r[i]插入有序子表 */ { L->r[0]=L->r[i]; /* 设置哨兵 */ for(j=i-1;L->r[j]>L->r[0];j--) L->r[j+1]=L->r[j]; /* 记录后移 */ L->r[j+1]=L->r[0]; /* 插入到正确位置 */ } } } /* 对顺序表L作希尔排序 */ void ShellSort(SqList *L) { int i,j,k=0; int increment=L->length; do { increment=increment/3+1;/* 增量序列 */ for(i=increment+1;i<=L->length;i++) { if (L->r[i]<L->r[i-increment])/* 需将L->r[i]插入有序增量子表 */ { L->r[0]=L->r[i]; /* 暂存在L->r[0] */ for(j=i-increment;j>0 && L->r[0]<L->r[j];j-=increment) L->r[j+increment]=L->r[j]; /* 记录后移，查找插入位置 */ L->r[j+increment]=L->r[0]; /* 插入 */ } } printf(" 第%d趟排序结果: ",++k); print(*L); } while(increment>1); } /* 堆排序********************************** */ /* 已知L->r[s..m]中记录的关键字除L->r[s]之外均满足堆的定义， */ /* 本函数调整L->r[s]的关键字,使L->r[s..m]成为一个大顶堆 */ void HeapAdjust(SqList *L,int s,int m) { int temp,j; temp=L->r[s]; for(j=2*s;j<=m;j*=2) /* 沿关键字较大的孩子结点向下筛选 */ { if(j<m && L->r[j]<L->r[j+1]) ++j; /* j为关键字中较大的记录的下标 */ if(temp>=L->r[j]) break; /* rc应插入在位置s上 */ L->r[s]=L->r[j]; s=j; } L->r[s]=temp; /* 插入 */ } /* 对顺序表L进行堆排序 */ void HeapSort(SqList *L) { int i; for(i=L->length/2;i>0;i--) /* 把L中的r构建成一个大顶堆 */ HeapAdjust(L,i,L->length); for(i=L->length;i>1;i--) { swap(L,1,i); /* 将堆顶记录和当前未经排序子序列的最后一个记录交换 */ HeapAdjust(L,1,i-1); /* 将L->r[1..i-1]重新调整为大顶堆 */ } } /* **************************************** */ /* 归并排序********************************** */ /* 将有序的SR[i..m]和SR[m+1..n]归并为有序的TR[i..n] */ void Merge(int SR[],int TR[],int i,int m,int n) { int j,k,l; for(j=m+1,k=i;i<=m && j<=n;k++) /* 将SR中记录由小到大地并入TR */ { if (SR[i]<SR[j]) TR[k]=SR[i++]; else TR[k]=SR[j++]; } if(i<=m) { for(l=0;l<=m-i;l++) TR[k+l]=SR[i+l]; /* 将剩余的SR[i..m]复制到TR */ } if(j<=n) { for(l=0;l<=n-j;l++) TR[k+l]=SR[j+l]; /* 将剩余的SR[j..n]复制到TR */ } } /* 递归法 */ /* 将SR[s..t]归并排序为TR1[s..t] */ void MSort(int SR[],int TR1[],int s, int t) { int m; int TR2[MAXSIZE+1]; if(s==t) TR1[s]=SR[s]; else { m=(s+t)/2; /* 将SR[s..t]平分为SR[s..m]和SR[m+1..t] */ MSort(SR,TR2,s,m); /* 递归地将SR[s..m]归并为有序的TR2[s..m] */ MSort(SR,TR2,m+1,t); /* 递归地将SR[m+1..t]归并为有序的TR2[m+1..t] */ Merge(TR2,TR1,s,m,t); /* 将TR2[s..m]和TR2[m+1..t]归并到TR1[s..t] */ } } /* 对顺序表L作归并排序 */ void MergeSort(SqList *L) { MSort(L->r,L->r,1,L->length); } /* 非递归法 */ /* 将SR[]中相邻长度为s的子序列两两归并到TR[] */ void MergePass(int SR[],int TR[],int s,int n) { int i=1; int j; while(i <= n-2*s+1) {/* 两两归并 */ Merge(SR,TR,i,i+s-1,i+2*s-1); i=i+2*s; } if(i<n-s+1) /* 归并最后两个序列 */ Merge(SR,TR,i,i+s-1,n); else /* 若最后只剩下单个子序列 */ for(j =i;j <= n;j++) TR[j] = SR[j]; } /* 对顺序表L作归并非递归排序 */ void MergeSort2(SqList *L) { int* TR=(int*)malloc(L->length * sizeof(int));/* 申请额外空间 */ int k=1; while(k<L->length) { MergePass(L->r,TR,k,L->length); k=2*k;/* 子序列长度加倍 */ MergePass(TR,L->r,k,L->length); k=2*k;/* 子序列长度加倍 */ } } /* **************************************** */ /* 快速排序******************************** */ /* 交换顺序表L中子表的记录，使枢轴记录到位，并返回其所在位置 */ /* 此时在它之前(后)的记录均不大(小)于它。 */ int Partition(SqList *L,int low,int high) { int pivotkey; pivotkey=L->r[low]; /* 用子表的第一个记录作枢轴记录 */ while(low<high) /* 从表的两端交替地向中间扫描 */ { while(low<high&&L->r[high]>=pivotkey) high--; swap(L,low,high);/* 将比枢轴记录小的记录交换到低端 */ while(low<high&&L->r[low]<=pivotkey) low++; swap(L,low,high);/* 将比枢轴记录大的记录交换到高端 */ } return low; /* 返回枢轴所在位置 */ } /* 对顺序表L中的子序列L->r[low..high]作快速排序 */ void QSort(SqList *L,int low,int high) { int pivot; if(low<high) { pivot=Partition(L,low,high); /* 将L->r[low..high]一分为二，算出枢轴值pivot */ QSort(L,low,pivot-1); /* 对低子表递归排序 */ QSort(L,pivot+1,high); /* 对高子表递归排序 */ } } /* 对顺序表L作快速排序 */ void QuickSort(SqList *L) { QSort(L,1,L->length); } /* **************************************** */ /* 改进后快速排序******************************** */ /* 快速排序优化算法 */ int Partition1(SqList *L,int low,int high) { int pivotkey; int m = low + (high - low) / 2; /* 计算数组中间的元素的下标 */ if (L->r[low]>L->r[high]) swap(L,low,high); /* 交换左端与右端数据，保证左端较小 */ if (L->r[m]>L->r[high]) swap(L,high,m); /* 交换中间与右端数据，保证中间较小 */ if (L->r[m]>L->r[low]) swap(L,m,low); /* 交换中间与左端数据，保证左端较小 */ pivotkey=L->r[low]; /* 用子表的第一个记录作枢轴记录 */ L->r[0]=pivotkey; /* 将枢轴关键字备份到L->r[0] */ while(low<high) /* 从表的两端交替地向中间扫描 */ { while(low<high&&L->r[high]>=pivotkey) high--; L->r[low]=L->r[high]; while(low<high&&L->r[low]<=pivotkey) low++; L->r[high]=L->r[low]; } L->r[low]=L->r[0]; return low; /* 返回枢轴所在位置 */ } void QSort1(SqList *L,int low,int high) { int pivot; if((high-low)>MAX_LENGTH_INSERT_SORT) { pivot=Partition1(L,low,high); /* 将L->r[low..high]一分为二，算出枢轴值pivot */ QSort1(L,low,pivot-1); /* 对低子表递归排序 */ QSort1(L,pivot+1,high); /* 对高子表递归排序 */ } else InsertSort(L); } /* 对顺序表L作快速排序 */ void QuickSort1(SqList *L) { QSort1(L,1,L->length); } /* 尾递归 */ void QSort2(SqList *L,int low,int high) { int pivot; if((high-low)>MAX_LENGTH_INSERT_SORT) { while(low<high) { pivot=Partition1(L,low,high); /* 将L->r[low..high]一分为二，算出枢轴值pivot */ QSort2(L,low,pivot-1); /* 对低子表递归排序 */ low=pivot+1; /* 尾递归 */ } } else InsertSort(L); } /* 对顺序表L作快速排序(尾递归) */ void QuickSort2(SqList *L) { QSort2(L,1,L->length); } /* **************************************** */ #define N 9 int main() { int i; /* int d[N]={9,1,5,8,3,7,4,6,2}; */ int d[N]={50,10,90,30,70,40,80,60,20}; /* int d[N]={9,8,7,6,5,4,3,2,1}; */ SqList l0,l1,l2,l3,l4,l5,l6,l7,l8,l9,l10,l11; for(i=0;i<N;i++) l0.r[i+1]=d[i]; l0.length=N; l1=l2=l3=l4=l5=l6=l7=l8=l9=l10=l11=l0; printf("排序前:\n"); print(l0); printf("初级冒泡排序:\n"); BubbleSort0(&l0); print(l0); printf("冒泡排序:\n"); BubbleSort(&l1); print(l1); printf("改进冒泡排序:\n"); BubbleSort2(&l2); print(l2); printf("选择排序:\n"); SelectSort(&l3); print(l3); printf("直接插入排序:\n"); InsertSort(&l4); print(l4); printf("希尔排序:\n"); ShellSort(&l5); print(l5); printf("堆排序:\n"); HeapSort(&l6); print(l6); printf("归并排序（递归）:\n"); MergeSort(&l7); print(l7); printf("归并排序（非递归）:\n"); MergeSort2(&l8); print(l8); printf("快速排序:\n"); QuickSort(&l9); print(l9); printf("改进快速排序:\n"); QuickSort1(&l10); print(l10); printf("改进快速排序(尾递归):\n"); QuickSort2(&l11); print(l11); /*大数据排序*/ /* srand(time(0)); int Max=10000; int d[10000]; int i; SqList l0; for(i=0;i<Max;i++) d[i]=rand()%Max+1; for(i=0;i<Max;i++) l0.r[i+1]=d[i]; l0.length=Max; MergeSort(l0); print(l0); */ return 0; }