排序算法大汇总c语言

算 法（Algorithm）：计算机解题的基本思想方法和步骤。算法的描述：是对要解决一个问题或要完成一项任务所采取的方法和步骤的描述，包括需要什么数 据（输入什么数据、输出什么结果）、采用什么结构、使用什么语句以及如何安排这些语句等。通常使用自然语言、结构化流程图、伪代码等来描述算法。
　　一、计数、求和、求阶乘等简单算法 
　　此类问题都要使用循环，要注意根据问题确定循环变量的初值、终值或结束条件，更要注意用来表示计数、和、阶乘的变量的初值。 
　　例：用随机函数产生100个[0，99]范围内的随机整数，统计个位上的数字分别为1，2，3，4，5，6，7，8，9，0的数的个数并打印出来。 
　 　本题使用数组来处理，用数组a[100]存放产生的确100个随机整数，数组x[10]来存放个位上的数字分别为 1，2，3，4，5，6，7，8，9， 0的数的个数。即个位是1的个数存放在x[1]中，个位是2的个数存放在x[2]中，……个位是0的个数存放在 x[10]。 
void main() 
{ int a[101],x[11],i,p; 
for(i=0;i<=11;i++) 
x=0; 
for(i=1;i<=100;i++) 
{ a=rand() % 100; 
printf("%4d",a); 
if(i%10==0)printf("\n"); 
} 
for(i=1;i<=100;i++) 
{ p=a%10; 
if(p==0) p=10; 
x[p]=x[p]+1; 
} 
for(i=1;i<=10;i++) 
{ p=i; 
if(i==10) p=0; 
printf("%d,%d\n",p,x); 
} 
printf("\n"); 
} 
　　二、求两个整数的最大公约数、最小公倍数 
　　分析：求最大公约数的算法思想：(最小公倍数=两个整数之积/最大公约数) 
(1) 对于已知两数m，n，使得m>n； 
(2) m除以n得余数r； 
(3) 若r=0，则n为求得的最大公约数，算法结束；否则执行(4)； 
(4) m←n，n←r，再重复执行(2)。 
例如: 求 m=14 ,n=6 的最大公约数. m n r 
14 6 2 
6 2 0 
void main() 
{ int nm,r,n,m,t; 
printf("please input two numbers:\n"); 
scanf("%d,%d",&m,&n); 
nm=n*m; 
if (m<n) 
{ t=n; n=m; m=t; } 
r=m%n; 
while (r!=0) 
{ m=n; n=r; r=m%n; } 
printf("最大公约数:%d\n",n); 
printf("最小公倍数:%d\n",nm/n); 
} 
　　三、判断素数 
　　只能被1或本身整除的数称为素数 基本思想：把m作为被除数，将2—INT（sqrt(m) ）作为除数，如果都除不尽，m就是素数，否则就不是。（可用以下程序段实现） 
void main() 
{ int m,i,k; 
printf("please input a number:\n"); 
scanf("%d",&m); 
k=sqrt(m); 
for(i=2;i<k;i++) 
if(m%i==0) break; 
if(i>=k) 
printf("该数是素数"); 
else 
printf("该数不是素数"); 
} 
将其写成一函数,若为素数返回1，不是则返回0 
int prime( m%) 
{int i,k; 
k=sqrt(m); 
for(i=2;i<k;i++) 
if(m%i==0) return 0; 
return 1; 
} 
　　四、验证哥德巴赫猜想 
　　（任意一个大于等于6的偶数都可以分解为两个素数之和） 
基 本思想：n为大于等于6的任一偶数，可分解为n1和n2两个数，分别检查n1和n2是否为素数，如都是，则为一组解。如n1不是素数，就不必再检查n2是 否素数。先从n1=3开始，检验n1和n2（n2=N-n1）是否素数。然后使n1+2 再检验n1、n2是否素数，… 直到n1=n/2为止。 
　　利用上面的prime函数，验证哥德巴赫猜想的程序代码如下： 
#include "math.h" 
int prime(int m) 
{ int i,k; 
k=sqrt(m); 
for(i=2;i<k;i++) 
if(m%i==0) break; 
if(i>=k) 
return 1; 
else 
return 0; 
} 
main() 
{ int x,i; 
printf("please input a even number(>=6):\n"); 
scanf("%d",&x); 
if (x<6||x%2!=0) 
printf("data error!\n"); 
else 
for(i=2;i<=x/2;i++) 
if (prime(i)&&prime(x-i)) 
{ 
printf("%d+%d\n",i,x-i); 
printf("验证成功!"); 
break; 
} 
} 
　　五、排序问题 
　　1．选择法排序（升序） 
　　基本思想： 
1）对有n个数的序列（存放在数组a(n)中），从中选出最小的数，与第1个数交换位置； 
2）除第1 个数外，其余n-1个数中选最小的数，与第2个数交换位置； 
3）依次类推，选择了n-1次后，这个数列已按升序排列。 
程序代码如下： 
void main() 
{ int i,j,imin,s,a[10]; 
printf("\n input 10 numbers:\n"); 
for(i=0;i<10;i++) 
scanf("%d",&a); 
for(i=0;i<9;i++) 
{ imin=i; 
for(j=i+1;j<10;j++) 
if(a[imin]>a[j]) imin=j; 
if(i!=imin) 
{s=a; a=a[imin]; a[imin]=s; } 
printf("%d\n",a); 
} 
} 
　　2．冒泡法排序（升序） 
　　基本思想：(将相邻两个数比较，小的调到前头) 
1）有n个数（存放在数组a(n)中），第一趟将每相邻两个数比较，小的调到前头，经n-1次两两相邻比较后，最大的数已“沉底”，放在最后一个位置，小数上升“浮起”； 
2）第二趟对余下的n-1个数（最大的数已“沉底”）按上法比较，经n-2次两两相邻比较后得次大的数； 
3）依次类推，n个数共进行n-1趟比较，在第j趟中要进行n-j次两两比较。 
程序段如下 
void main() 
{ int a[10]; 
int i,j,t; 
printf("input 10 numbers\n"); 
for(i=0;i<10;i++) 
scanf("%d",&a); 
printf("\n"); 
for(j=0;j<=8;j++) 
for(i=0;i<9-j;i++) 
if(a>a[i+1]) 
{t=a;a=a[i+1];a[i+1]=t;} 
printf("the sorted numbers:\n"); 
for(i=0;i<10;i++) 
printf("%d\n",a); 
} 
　　3．合并法排序（将两个有序数组A、B合并成另一个有序的数组C，升序） 
　　基本思想： 
1）先在A、B数组中各取第一个元素进行比较，将小的元素放入C数组； 
2）取小的元素所在数组的下一个元素与另一数组中上次比较后较大的元素比较，重复上述比较过程，直到某个数组被先排完； 
3）将另一个数组剩余元素抄入C数组，合并排序完成。 
程序段如下： 
void main() 
{ int a[10],b[10],c[20],i,ia,ib,ic; 
printf("please input the first array:\n"); 
for(i=0;i<10;i++) 
scanf("%d",&a); 
for(i=0;i<10;i++) 
scanf("%d",&b); 
printf("\n"); 
ia=0;ib=0;ic=0; 
while(ia<10&&ib<10) 
{ if(a[ia]<b[ib]) 
{ c[ic]=a[ia];ia++;} 
else 
{ c[ic]=b[ib];ib++;} 
ic++; 
} 
while(ia<=9) 
{ c[ic]=a[ia]; 
ia++;ic++; 
} 
while(ib<=9) 
{ c[ic]=b[ib]; 
b++;ic++; 
} 
for(i=0;i<20;i++) 
printf("%d\n",c); 
} 
　　六、查找问题 
　　1．①顺序查找法（在一列数中查找某数x） 
　 　基本思想：一列数放在数组a[1]---a[n]中，待查找的数放在x 中，把x与a数组中的元素从头到尾一一进行比较查找。用变量p表示a数组元素下 标，p初值为1，使x与a[p]比较，如果x不等于a[p]，则使p=p+ 1，不断重复这个过程；一旦x等于a[p]则退出循环；另外，如果p大于数组 长度，循环也应该停止。（这个过程可由下语句实现） 
void main() 
{ int a[10],p,x,i; 
printf("please input the array:\n"); 
for(i=0;i<10;i++) 
scanf("%d",&a); 
printf("please input the number you want find:\n"); 
scanf("%d",&x); 
printf("\n"); 
p=0; 
while(x!=a[p]&&p<10) 
p++; 
if(p>=10) 
printf("the number is not found!\n"); 
else 
printf("the number is found the no%d!\n",p); 
} 
思考：将上面程序改写一查找函数Find，若找到则返回下标值，找不到返回-1 
②基本思想：一列数放在数组a[1]---a[n]中，待查找的关键值为key，把key与a数组中的元素从头到尾一一进行比较查找，若相同，查找成功，若找不到，则查找失败。(查找子过程如下。index：存放找到元素的下标。) 
void main() 
{ int a[10],index,x,i; 
printf("please input the array:\n"); 
for(i=0;i<10;i++) 
scanf("%d",&a); 
printf("please input the number you want find:\n"); 
scanf("%d",&x); 
printf("\n"); 
index=-1; 
for(i=0;i<10;i++) 
if(x==a) 
{ index=i; break; 
} 
if(index==-1) 
printf("the number is not found!\n"); 
else 
printf("the number is found the no%d!\n",index); 
} 
　　2．折半查找法（只能对有序数列进行查找） 
　　基本思想：设n个有序数（从小到大）存放在数组a[1]----a[n]中，要查找的数为x。用变量bot、top、mid 分别表示查找数据范围的底部（数组下界）、顶部（数组的上界）和中间，mid=(top+bot)/2，折半查找的算法如下： 
（1）x=a(mid)，则已找到退出循环，否则进行下面的判断； 
（2）x<a(mid)，x必定落在bot和mid-1的范围之内，即top=mid-1； 
（3）x>a(mid)，x必定落在mid+1和top的范围之内，即bot=mid+1； 
（4）在确定了新的查找范围后，重复进行以上比较，直到找到或者bot<=top。 
将上面的算法写成如下程序： 
void main() 
{ 
int a[10],mid,bot,top,x,i,find; 
printf("please input the array:\n"); 
for(i=0;i<10;i++) 
scanf("%d",&a); 
printf("please input the number you want find:\n"); 
scanf("%d",&x); 
printf("\n"); 
bot=0;top=9;find=0; 
while(bot<top&&find==0) 
{ mid=(top+bot)/2; 
if(x==a[mid]) 
{find=1;break;} 
else if(x<a[mid]) 
top=mid-1; 
else 
bot=mid+1; 
} 
if (find==1) 
printf("the number is found the no%d!\n",mid); 
else 
printf("the number is not found!\n"); 
} 
　　七、插入法 
　　把一个数插到有序数列中，插入后数列仍然有序 
　　基本思想：n个有序数（从小到大）存放在数组a(1)—a(n)中，要插入的数x。首先确定x插在数组中的位置P；（可由以下语句实现） 
#define N 10 
void insert(int a[],int x) 
{ int p, i; 
p=0; 
while(x>a[p]&&p<N) 
p++; 
for(i=N; i>p; i--) 
a=a[i-1]; 
a[p]=x; 
} 
main() 
{ int a[N+1]={1,3,4,7,8,11,13,18,56,78}, x, i; 
for(i=0; i<N; i++) printf("%d,", a); 
printf("\nInput x:"); 
scanf("%d", &x); 
insert(a, x); 
for(i=0; i<=N; i++) printf("%d,", a); 
printf("\n"); 
} 
　　八、矩阵（二维数组）运算 
（1）矩阵的加、减运算 
C(i,j)=a(i,j)+b(i,j) 加法 
C(i,j)=a(i,j)-b(i,j) 减法 
（2）矩阵相乘 
（矩阵A有M*L个元素，矩阵B有L*N个元素，则矩阵C=A*B有M*N个元素）。矩阵C中任一元素 (i=1,2,…,m; j=1,2,…,n) 
#define M 2 
#define L 4 
#define N 3 
void mv(int a[M][L], int b[L][N], int c[M][N]) 
{ int i, j, k; 
for(i=0; i<M; i++) 
for(j=0; j<N; j++) 
{ c[j]=0; 
for(k=0; k<L; k++) 
c[j]+=a[k]*b[k][j]; 
} 
} 
main() 
{ int a[M][L]={{1,2,3,4},{1,1,1,1}}; 
int b[L][N]={{1,1,1},{1,2,1},{2,2,1},{2,3,1}}, c[M][N]; 
int i, j; 
mv(a,b,c); 
for(i=0; i<M; i++) 
{ for(j=0; j<N; j++) 
printf("%4d", c[j]); 
printf("\n"); 
} 
} 
（3）矩阵传置 
例:有二维数组a(5,5)，要对它实现转置，可用下面两种方式： 
#define N 3 
void ch1(int a[N][N]) 
{ int i, j, t; 
for(i=0; i<N; i++) 
for(j=i+1; j<N; j++) 
{ t=a[j]; 
a[j]=a[j]; 
a[j]=t; 
} 
} 
void ch2(int a[N][N]) 
{ int i, j, t; 
for(i=1; i<N; i++) 
for(j= 0; j<i; j++) 
{ t=a[j]; 
a[j]=a[j]; 
a[j]=t; 
} 
} 
main() 
{ int a[N][N]={{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}}, i, j; 
ch1(a); /*或ch2(a);*/ 
for(i=0; i<N; i++) 
{ for(j=0; j<N; j++) 
printf("%4d", a[j]); 
printf("\n"); 
} 
} 
（4）求二维数组中最小元素及其所在的行和列 
基本思路同一维数组，可用下面程序段实现（以二维数组a[3][4]为例）： 
‘变量max中存放最大值，row,column存放最大值所在行列号 
#define N 4 
#define M 3 
void min(int a[M][N]) 
{ int min, row, column, i, j; 
min=a[0][0]; 
row=0; 
column=0; 
for(i=0; i<M; i++) 
for(j=0; j<N; j++) 
if(a[j]<min) 
{ min=a[j]; 
row=i; 
column=j; 
} 
printf("Min=%d\nAt Row%d,Column%d\n", min, row, column); 
} 
main() 
{ int a[M][N]={{1,23,45,-5},{5,6,-7,6},{0,33,8,15}}; 
min(a); 
} 
　　九、迭代法 
　 　算法思想：对于一个问题的求解x，可由给定的一个初值x0，根据某一迭代公式得到一个新的值x1，这个新值x1比初值x0更接近要求的值x；再以新值作 为初值，即：x1→x0,重新按原来的方法求x1,重复这一过和直到|x1-x0|<ε(某一给定的精度)。此时可将x1作为问题的解。 
例：用迭代法求某个数的平方根。 已知求平方根的迭代公式为： 
#include<math.h> 
float fsqrt(float a) 
{ float x0, x1; 
x1=a/2; 
do{ 
x0=x1; 
x1=0.5*(x0+a/x0); 
}while(fabs(x1-x0)>0.00001); 
return(x1); 
} 
main() 
{ float a; 
scanf("%f", &a); 
printf("genhao =%f\n", fsqrt(a)); 
} 
　　十、数制转换 
　　将一个十进制整数m转换成 →r(2－16)进制字符串。 
　　方法：将m不断除 r 取余数，直到商为零，以反序得到结果。下面写出一转换函数，参数idec为十进制数，ibase为要转换成数的基（如二进制的基是2，八进制的基是8等），函数输出结果是字符串。 
char *trdec(int idec, int ibase) 
{ char strdr[20], t; 
int i, idr, p=0; 
while(idec!=0) 
{ idr=idec % ibase; 
if(idr>=10) 
strdr[p++]=idr-10+65; 
else 
strdr[p++]=idr+48; 
idec/=ibase; 
} 
for(i=0; i<p/2; i++) 
{ t=strdr; 
strdr=strdr[p-i-1]; 
strdr[p-i-1]=t; 
} 
strdr[p]=’\0’; 
return(strdr); 
} 
main() 
{ int x, d; 
scanf("%d%d", &x, &d); 
printf("%s\n", trdec(x,d)); 
} 
　　十一、字符串的一般处理 
　　1．简单加密和解密 
加密的思想是： 将每个字母C加（或减）一序数K，即用它后的第K个字母代替，变换式公式： c=c+k 
例如序数k为5，这时 A→ F， a→f，B→?G… 当加序数后的字母超过Z或z则 c=c+k -26 
例如：You are good→ Dtz fwj ltti 
解密为加密的逆过程 
将每个字母C减（或加）一序数K，即 c=c-k, 
例如序数k为5，这时 Z→U，z→u，Y→T… 当加序数后的字母小于A或a则 c=c-k +26 
下段程序是加密处理： 
#include<stdio.h> 
char *jiami(char stri[]) 
{ int i=0; 
char strp[50],ia; 
while(stri!=’\0’) 
{ if(stri>=’A’&&stri<=’Z’) 
{ ia=stri+5; 
if (ia>’Z’) ia-=26; 
} 
else if(stri>=’a’&&stri<=’z’) 
{ ia=stri+5; 
if (ia>’z’) ia-=26; 
} 
else ia=stri; 
strp[i++]=ia; 
} 
strp=’\0’; 
return(strp); 
} 
main() 
{ char s[50]; 
gets(s); 
printf("%s\n", jiami(s)); 
} 
2．统计文本单词的个数 
输入一行字符，统计其中有多少个单词，单词之间用格分隔开。 
算法思路： 
（1）从文本（字符串）的左边开始，取出一个字符；设逻辑量word表示所取字符是否是单词内的字符，初值设为0 
（2）若所取字符不是“空格”，“逗号”，“分号”或“感叹号”等单词的分隔符，再判断word是否为1，若word不为1则表是新单词的开始，让单词数num = num +1，让word =1; 
（3）若所取字符是“空格”，“逗号”，“分号”或“感叹号”等单词的分隔符， 则表示字符不是单词内字符，让word=0; 
(4) 再依次取下一个字符，重得（2）(3)直到文本结束。 
下面程序段是字符串string中包含的单词数 
#include "stdio.h" 
main() 
{char c,string[80]; 
int i,num=0,word=0; 
gets(string); 
for(i=0;(c=string)!='\0';i++) 
if(c==' ') word=0; 
else if(word==0) 
{ word=1; 
num++;} 
printf("There are %d word in the line.\n",num); 
} 
　　十二、穷举法 
　　
　　穷举法（又称“枚举法”）的基本思想是：一一列举各种可能的情况，并判断哪一种可能是符合要求的解，这是一种“在没有其它办法的情况的方法”，是一种最“笨”的方法，然而对一些无法用解析法求解的问题往往能奏效，通常采用循环来处理穷举问题。 
例： 将一张面值为100元的人民币等值换成100张5元、1元和0.5元的零钞，要求每种零钞不少于1张，问有哪几种组合？ 
main() 
{ int i, j, k; 
printf(" 5元 1元 5角\n"); 
for(i=1; i<=20; i++) 
for(j=1; j<=100-i; j++) 
{ k=100-i-j; 
if(5*i+1*j+0.5*k==100) 
printf(" %3d %3d %3d\n", i, j, k); 
} 
} 
　　十三、递归算法 
　　
　　用自身的结构来描述自身，称递归 
　　
　　VB允许在一个Sub子过程和Function过程的定义内部调用自己，即递归Sub子过程和递归Function函数。递归处理一般用栈来实现，每调用一次自身，把当前参数压栈，直到递归结束条件；然后从栈中弹出当前参数，直到栈空。 
递归条件：（1）递归结束条件及结束时的值；（2）能用递归形式表示，且递归向终止条件发展。 
例：编fac(n)=n! 的递归函数 
int fac(int n) 
{ if(n==1) 
return(1); 
else 
return(n*fac(n-1)); 
} 
main() 
{ int n; 
scanf("%d", &n); 
printf("n!=%d\n", fac(n)); 
}  
 
 
C语言常用排序全解
/*
===============================================
作者：rerli
时间：2003-12-15
目的：重温经典排序思想，并用C语言指针实现排序算法
================================================
*/ 
/*
=============================================================================
相关知识介绍（所有定义只为帮助读者理解相关概念，并非严格定义）：
1、稳定排序和非稳定排序
 
 简单地说就是所有相等的数经过某种排序方法后，仍能保持它们在排序之前的相对次序，我们就
说这种排序方法是稳定的。反之，就是非稳定的。
 比如：一组数排序前是a1,a2,a3,a4,a5，其中a2=a4，经过某种排序后为a1,a2,a4,a3,a5，
则我们说这种排序是稳定的，因为a2排序前在a4的前面，排序后它还是在a4的前面。假如变成a1,a4,
a2,a3,a5就不是稳定的了。
2、内排序和外排序
 在排序过程中，所有需要排序的数都在内存，并在内存中调整它们的存储顺序，称为内排序；
 在排序过程中，只有部分数被调入内存，并借助内存调整数在外存中的存放顺序排序方法称为外排序。
3、算法的时间复杂度和空间复杂度
 所谓算法的时间复杂度，是指执行算法所需要的计算工作量。
 一个算法的空间复杂度，一般是指执行这个算法所需要的内存空间。
================================================================================
*/
/*
================================================
 功能：选择排序
 输入：数组名称（也就是数组首地址）、数组中元素个数
================================================
*/
/*
====================================================
算法思想简单描述：
 在要排序的一组数中，选出最小的一个数与第一个位置的数交换；
 然后在剩下的数当中再找最小的与第二个位置的数交换，如此循环
 到倒数第二个数和最后一个数比较为止。 
 选择排序是不稳定的。算法复杂度O(n2)--[n的平方]
=====================================================
*/
void select_sort(int *x, int n)
{
 int i, j, min, t;
 for (i=0; i<n-1; i++) /*要选择的次数：0~n-2共n-1次*/
 {
  min = i; /*假设当前下标为i的数最小，比较后再调整*/
  for (j=i+1; j<n; j++)/*循环找出最小的数的下标是哪个*/
  {
   if (*(x+j) < *(x+min))
   {   
    min = j; /*如果后面的数比前面的小，则记下它的下标*/
   }
  }  
  
  if (min != i) /*如果min在循环中改变了，就需要交换数据*/
  {
   t = *(x+i);
   *(x+i) = *(x+min);
   *(x+min) = t;
  }
 }
}
/*
================================================
 功能：直接插入排序
 输入：数组名称（也就是数组首地址）、数组中元素个数
================================================
*/
/*
====================================================
算法思想简单描述：
 在要排序的一组数中，假设前面(n-1) [n>=2] 个数已经是排
 好顺序的，现在要把第n个数插到前面的有序数中，使得这n个数
 也是排好顺序的。如此反复循环，直到全部排好顺序。
 
 直接插入排序是稳定的。算法时间复杂度O(n2)--[n的平方]
=====================================================
*/
void insert_sort(int *x, int n)
{
 int i, j, t;
 for (i=1; i<n; i++) /*要选择的次数：1~n-1共n-1次*/
 {
  /*
   暂存下标为i的数。注意：下标从1开始，原因就是开始时
   第一个数即下标为0的数，前面没有任何数，单单一个，认为
   它是排好顺序的。
  */
  t=*(x+i);
  for (j=i-1; j>=0 && t<*(x+j); j--) /*注意：j=i-1，j--，这里就是下标为i的数，在它前面有序列中找插入位置。*/
  {
   *(x+j+1) = *(x+j); /*如果满足条件就往后挪。最坏的情况就是t比下标为0的数都小，它要放在最前面，j==-1，退出循环*/
  }
  *(x+j+1) = t; /*找到下标为i的数的放置位置*/
 }
}
/*
================================================
 功能：冒泡排序
 输入：数组名称（也就是数组首地址）、数组中元素个数
================================================
*/
/*
====================================================
算法思想简单描述：
 在要排序的一组数中，对当前还未排好序的范围内的全部数，自上
 而下对相邻的两个数依次进行比较和调整，让较大的数往下沉，较
 小的往上冒。即：每当两相邻的数比较后发现它们的排序与排序要
 求相反时，就将它们互换。
 
 下面是一种改进的冒泡算法，它记录了每一遍扫描后最后下沉数的
 位置k，这样可以减少外层循环扫描的次数。
 冒泡排序是稳定的。算法时间复杂度O(n2)--[n的平方]
=====================================================
*/
void bubble_sort(int *x, int n)
{
 int j, k, h, t;
  
 for (h=n-1; h>0; h=k) /*循环到没有比较范围*/
 {
  for (j=0, k=0; j<h; j++) /*每次预置k=0，循环扫描后更新k*/
  {
   if (*(x+j) > *(x+j+1)) /*大的放在后面，小的放到前面*/
   {
    t = *(x+j);
    *(x+j) = *(x+j+1);
    *(x+j+1) = t; /*完成交换*/
    k = j; /*保存最后下沉的位置。这样k后面的都是排序排好了的。*/
   }
  }
 }
}
 
/*
================================================
 功能：希尔排序
 输入：数组名称（也就是数组首地址）、数组中元素个数
================================================
*/
/*
====================================================
算法思想简单描述：
 
 在直接插入排序算法中，每次插入一个数，使有序序列只增加1个节点，
 并且对插入下一个数没有提供任何帮助。如果比较相隔较远距离（称为
 增量）的数，使得数移动时能跨过多个元素，则进行一次比较就可能消除
 多个元素交换。D.L.shell于1959年在以他名字命名的排序算法中实现
 了这一思想。算法先将要排序的一组数按某个增量d分成若干组，每组中
 记录的下标相差d.对每组中全部元素进行排序，然后再用一个较小的增量
 对它进行，在每组中再进行排序。当增量减到1时，整个要排序的数被分成
 一组，排序完成。
 
 下面的函数是一个希尔排序算法的一个实现，初次取序列的一半为增量，
 以后每次减半，直到增量为1。
 希尔排序是不稳定的。
=====================================================
*/
void shell_sort(int *x, int n)
{
 int h, j, k, t;
 for (h=n/2; h>0; h=h/2) /*控制增量*/
 {
  for (j=h; j<n; j++) /*这个实际上就是上面的直接插入排序*/
  {
   t = *(x+j);
   for (k=j-h; (k>=0 && t<*(x+k)); k-=h)
   {
    *(x+k+h) = *(x+k);
   }
   *(x+k+h) = t;
  }
 }
}
/*
================================================
 功能：快速排序
 输入：数组名称（也就是数组首地址）、数组中起止元素的下标
================================================
*/
/*
====================================================
算法思想简单描述：
 快速排序是对冒泡排序的一种本质改进。它的基本思想是通过一趟
 扫描后，使得排序序列的长度能大幅度地减少。在冒泡排序中，一次
 扫描只能确保最大数值的数移到正确位置，而待排序序列的长度可能只
 减少1。快速排序通过一趟扫描，就能确保某个数（以它为基准点吧）
 的左边各数都比它小，右边各数都比它大。然后又用同样的方法处理
 它左右两边的数，直到基准点的左右只有一个元素为止。它是由
 C.A.R.Hoare于1962年提出的。
 
 显然快速排序可以用递归实现，当然也可以用栈化解递归实现。下面的
 函数是用递归实现的，有兴趣的朋友可以改成非递归的。
 快速排序是不稳定的。最理想情况算法时间复杂度O(nlog2n)，最坏O(n2)
 
=====================================================
*/
void quick_sort(int *x, int low, int high)
{
 int i, j, t;
 if (low < high) /*要排序的元素起止下标，保证小的放在左边，大的放在右边。这里以下标为low的元素为基准点*/
 {
  i = low;
  j = high;
  t = *(x+low); /*暂存基准点的数*/
  while (i<j) /*循环扫描*/
  {
   while (i<j && *(x+j)>t) /*在右边的只要比基准点大仍放在右边*/
   {
    j--; /*前移一个位置*/
   }
   if (i<j) 
   {
    *(x+i) = *(x+j); /*上面的循环退出：即出现比基准点小的数，替换基准点的数*/
    i++; /*后移一个位置，并以此为基准点*/
   }
   while (i<j && *(x+i)<=t) /*在左边的只要小于等于基准点仍放在左边*/
   {
    i++; /*后移一个位置*/
   }
   if (i<j)
   {
    *(x+j) = *(x+i); /*上面的循环退出：即出现比基准点大的数，放到右边*/
    j--; /*前移一个位置*/
   }
  }
  *(x+i) = t; /*一遍扫描完后，放到适当位置*/
  quick_sort(x,low,i-1);  /*对基准点左边的数再执行快速排序*/
  quick_sort(x,i+1,high);  /*对基准点右边的数再执行快速排序*/
 }
}
/*
================================================
 功能：堆排序
 输入：数组名称（也就是数组首地址）、数组中元素个数
================================================
*/
/*
====================================================
算法思想简单描述：
 堆排序是一种树形选择排序，是对直接选择排序的有效改进。
 堆的定义如下：具有n个元素的序列（h1,h2,...,hn),当且仅当
 满足（hi>=h2i,hi>=2i+1）或（hi<=h2i,hi<=2i+1）(i=1,2,...,n/2)
 时称之为堆。在这里只讨论满足前者条件的堆。
 由堆的定义可以看出，堆顶元素（即第一个元素）必为最大项。完全二叉树可以
 很直观地表示堆的结构。堆顶为根，其它为左子树、右子树。
 初始时把要排序的数的序列看作是一棵顺序存储的二叉树，调整它们的存储顺序，
 使之成为一个堆，这时堆的根节点的数最大。然后将根节点与堆的最后一个节点
 交换。然后对前面(n-1)个数重新调整使之成为堆。依此类推，直到只有两个节点
 的堆，并对它们作交换，最后得到有n个节点的有序序列。
 从算法描述来看，堆排序需要两个过程，一是建立堆，二是堆顶与堆的最后一个元素
 交换位置。所以堆排序有两个函数组成。一是建堆的渗透函数，二是反复调用渗透函数
 实现排序的函数。
 堆排序是不稳定的。算法时间复杂度O(nlog2n)。
*/
/*
 功能：渗透建堆
 输入：数组名称（也就是数组首地址）、参与建堆元素的个数、从第几个元素开始
*/
void sift(int *x, int n, int s)
{
 int t, k, j;
 t = *(x+s); /*暂存开始元素*/
 k = s;  /*开始元素下标*/
 j = 2*k + 1; /*右子树元素下标*/
 while (j<n)
 {
  if (j<n-1 && *(x+j) < *(x+j+1))/*判断是否满足堆的条件：满足就继续下一轮比较，否则调整。*/
  {
   j++;
  }
  if (t<*(x+j)) /*调整*/
  {
   *(x+k) = *(x+j);
   k = j; /*调整后，开始元素也随之调整*/
   j = 2*k + 1;
  }
  else /*没有需要调整了，已经是个堆了，退出循环。*/
  {
   break;
  }
 }
 
 *(x+k) = t; /*开始元素放到它正确位置*/
}
/*
 功能：堆排序
 输入：数组名称（也就是数组首地址）、数组中元素个数
*/
void heap_sort(int *x, int n)
{
 int i, k, t;
 int *p;
 for (i=n/2-1; i>=0; i--)
 {
  sift(x,n,i); /*初始建堆*/
 } 
 
 for (k=n-1; k>=1; k--)
 {
  t = *(x+0); /*堆顶放到最后*/
  *(x+0) = *(x+k);
  *(x+k) = t;
  sift(x,k,0); /*剩下的数再建堆*/ 
 }
}
void main()
{ 
 #define MAX 4
 int *p, i, a[MAX];
 
 /*录入测试数据*/
 p = a;
 printf("Input %d number for sorting :\n",MAX);
 for (i=0; i<MAX; i++)
 {
  scanf("%d",p++);
 }
 printf("\n");
 /*测试选择排序*/
 p = a;
 select_sort(p,MAX);
 /**/
 /*测试直接插入排序*/
 /*
 p = a;
 insert_sort(p,MAX);
 */
 /*测试冒泡排序*/
 /*
 p = a;
 insert_sort(p,MAX);
 */
 /*测试快速排序*/
 /*
 p = a;
 quick_sort(p,0,MAX-1);
 */
 /*测试堆排序*/
 /*
 p = a;
 heap_sort(p,MAX);
 */
 for (p=a, i=0; i<MAX; i++)
 {
  printf("%d ",*p++);
 }
 
 printf("\n");
 system("pause");
}