• 数据结构排序算法---八大排序复杂度及代码实现



    稳定性:相同的数据排序后,相对位置是否发生改变

    一、冒泡排序

    时间复杂度:O(N^2)
    空间复杂度:O(1)
    稳定性:稳定

    代码实现

    void Swap(int* a, int* b)
    {
    	int tmp;
    	tmp = *a;
    	*a = *b;
    	*b = tmp;
    }
    void BubbleSort(int* a, int n)
    {
    	for (int j = 0; j < n; j++)
    	{
    		int exchange = 0;
    		for (size_t i = 1; i < n-j; i++)
    			if (a[i - 1] > a[i])
    			{
    				Swap(&a[i - 1], &a[i]);
    				exchange = 1;
    			}
    		if (exchange == 0)
    		{
    			break;
    		}
    	}
    }
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24

    二、直接插入排序

    时间复杂度:O(N^2)
    空间复杂度:O(1)
    稳定性:稳定

    代码实现

    void InsertSort(int* a, int n)
    {
    	for (int i = 0; i < n; i++)
    	{
    		int end = i;
    		int tmp = a[end + 1];
    		while (end>=0)
    		{
    			if (tmp < a[end])
    				a[end + 1] = a[end];
    			else
    				break;
    			--end;
    		}
    		a[end + 1] = tmp;
    	} 
    }
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17

    三、希尔排序

    时间复杂度:O(N^1.3)
    空间复杂度:O(1)
    稳定性:不稳定

    代码实现

    void ShellSort(int* a, int n)
    {
    	int gap = n;
    	while (gap > 1)
    	{
    		gap = gap / 3 + 1;
    		for (int i = 0; i < n - gap; i++)
    		{
    			int end = i;
    			int tmp = a[end + gap];
    			while (end >= 0)
    			{
    				if (tmp < a[end])
    				{
    					a[end + gap] = a[end];
    					end -= gap;
    				}
    				else
    					break;
    			}
    			a[end + gap] = tmp;
    		}
    	}
    }
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24

    四、选择排序

    时间复杂度:O(N^2)
    空间复杂度:O(1)
    稳定性:不稳定

    代码实现

    void SelectSort(int* a, int n)
    {
    	int begin = 0;
    	int end = n - 1;
    	while (begin < end)
    	{
    		int max = begin, min = begin;
    		for (int i = begin+1; i <= end; i++)
    		{
    			if (a[i] > a[max])
    				max = i;
    			if (a[i] < a[min])
    				min = i;
    		}
    		Swap(&a[begin], &a[min]);
    		if (max == begin)
    			max = min;
    		Swap(&a[end], &a[max]);
    		--end;
    		++begin;
    	}
    }
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22

    五、堆排序

    时间复杂度:O(N*logN)
    空间复杂度:O(1)
    稳定性:不稳定

    代码实现

    void AdjustDown(int* a, int n, int parent)
    {
    	int child = parent * 2 + 1;
    	while (child < n)
    	{
    		if (child + 1 < n && a[child + 1] > a[child])
    		{
    			++child;
    		}
    
    		if (a[child] > a[parent])
    		{
    			Swap(&a[child], &a[parent]);
    			parent = child;
    			child = parent * 2 + 1;
    		}
    		else
    		{
    			break;
    		}
    	}
    }
    
    void HeapSort(int* a, int n)
    {
    	for (int i = (n - 1 - 1) / 2; i >= 0; i--)
    	{
    		AdjustDown(a, n, i);
    	}
    	int end = n - 1;
    	while (end > 0)
    	{
    		Swap(&a[0], &a[end]);
    		AdjustDown(a, end, 0);
    		--end;
    	}
    }
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
    • 26
    • 27
    • 28
    • 29
    • 30
    • 31
    • 32
    • 33
    • 34
    • 35
    • 36
    • 37

    六、快速排序

    时间复杂度:O(N*logN)
    空间复杂度:O(logN)
    稳定性:不稳定

    代码实现

    //三数取中
    int GetMidi(int* a, int left, int right)
    {
    	int midi = (left + right) / 2;
    	if (a[left] < a[midi])
    	{
    		if (a[midi] < a[right])
    			return midi;
    		else if (a[right] < a[left])
    			return left;
    		else
    			return right;
    	}
    	else
    	{
    		if (a[left] < a[right])
    			return left;
    		else if (a[right] < a[midi])
    			return midi;
    		else
    			return right;
    	}
    }
    //hoare
    int PartSort1(int* a, int left,int right)
    {
    	int keyP = left;//GetMidi(a,left,right);
    	while (left < right)
    	{
    		while (a[right] >= a[keyP] && left < right)
    			--right;
    		while (a[left] <= a[keyP] && left < right)
    			++left;
    		Swap(&a[left], &a[right]);
    	}
    	Swap(&a[keyP], &a[left]);
    	return left;
    }
    //挖坑法
    int PartSort2(int* a, int left, int right)
    {
    	int midi = GetMidi(a, left, right);
    	Swap(&a[left], &a[midi]);
    	int keyP = a[left];
    	//int keyP = left;
    	int hole = left;
    	while (left < right)
    	{
    		while (a[right] >= keyP && left < right)
    			--right;
    		a[hole] = a[right];
    		hole = right;
    		while (a[left] <= keyP && left < right)
    			++left;
    		a[hole] = a[left];
    		hole = left;
    	}
    	a[hole] = keyP;
    	return hole;
    }
    //前后指针
    int PartSort3(int* a, int left, int right)
    {
    	int prev = left;
    	int cur = prev + 1;
    	int keyP = left;
    	while (cur <= right)
    	{
    		if (a[cur] < a[keyP] && ++prev != cur)
    		{
    			Swap(&a[prev], &a[cur]);
    		}
    		cur++;
    	}
    	Swap(&a[prev], &a[keyP]);
    	return prev;
    }
    
    void QuickSort(int* a, int begin, int end)
    {
    	if (begin >= end)
    		return;
    	int key = PartSort1(a, begin, end);
    	QuickSort(a, begin, key - 1);
    	QuickSort(a, key + 1, end);
    }
    
    void QuickSort1(int* a, int begin, int end)
    {
    	if (begin >= end)
    		return;
    	//小区间优化,小区间不在递归分割排序,降低递归次数
    	if ((end - begin + 1) > 10)
    	{
    		int key = PartSort1(a, begin, end);
    		QuickSort1(a, begin, key - 1);
    		QuickSort1(a, key + 1, end);
    	}
    	else
    	{
    		InsertSort(a + begin, end - begin + 1);
    	}
    }
    
    void QuickSortNonR(int* a, int begin, int end)//非递归
    {
    	Stack st;
    	StackInit(&st);
    	StackPush(&st, end);
    	StackPush(&st, begin);
    	while (!StackEmpty(&st))
    	{
    		int left = StackTop(&st);
    		StackPop(&st);
    		int right = StackTop(&st);
    		StackPop(&st);
    		int key = PartSort3(a, left, right);
    		if (key + 1 < right)
    		{
    			StackPush(&st, right);
    			StackPush(&st, key + 1);
    		}
    		if (begin < key - 1)
    		{
    			StackPush(&st, key - 1);
    			StackPush(&st, begin);
    		}
    	}
    	StackDestory(&st);
    }
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
    • 26
    • 27
    • 28
    • 29
    • 30
    • 31
    • 32
    • 33
    • 34
    • 35
    • 36
    • 37
    • 38
    • 39
    • 40
    • 41
    • 42
    • 43
    • 44
    • 45
    • 46
    • 47
    • 48
    • 49
    • 50
    • 51
    • 52
    • 53
    • 54
    • 55
    • 56
    • 57
    • 58
    • 59
    • 60
    • 61
    • 62
    • 63
    • 64
    • 65
    • 66
    • 67
    • 68
    • 69
    • 70
    • 71
    • 72
    • 73
    • 74
    • 75
    • 76
    • 77
    • 78
    • 79
    • 80
    • 81
    • 82
    • 83
    • 84
    • 85
    • 86
    • 87
    • 88
    • 89
    • 90
    • 91
    • 92
    • 93
    • 94
    • 95
    • 96
    • 97
    • 98
    • 99
    • 100
    • 101
    • 102
    • 103
    • 104
    • 105
    • 106
    • 107
    • 108
    • 109
    • 110
    • 111
    • 112
    • 113
    • 114
    • 115
    • 116
    • 117
    • 118
    • 119
    • 120
    • 121
    • 122
    • 123
    • 124
    • 125
    • 126
    • 127
    • 128
    • 129
    • 130

    其中包含了,三数取中(基准值),快排的三种实现方法(hoare,挖坑法,前后指针)及非递归方法


    七、归并排序

    时间复杂度:O(N*logN)
    空间复杂度:O(N)
    稳定性:稳定

    代码实现

    void PartMergeSort(int* a, int* tmp, int begin, int end)
    {
    	if (end <= begin)
    		return;
    	int mid = (begin + end) / 2;
    	PartMergeSort(a, tmp, begin, mid);
    	PartMergeSort(a, tmp, mid + 1, end);
    	int begin1 = begin, end1 = mid;
    	int begin2 = mid + 1, end2 = end;
    	int count = begin;
    	while (begin1 <= end1 && begin2 <= end2)
    	{
    		if (a[begin1] < a[begin2])
    			tmp[count++] = a[begin1++];
    		else
    			tmp[count++] = a[begin2++];
    	}
    	while (begin1 <= end1)
    	{
    		tmp[count++] = a[begin1++];
    	}
    	while (begin2 <= end2)
    	{
    		tmp[count++] = a[begin2++];
    	}
    	memcpy(a + begin, tmp + begin, (end - begin + 1) * sizeof(int));
    }
    
    void MergeSort(int* a, int n)
    {
    	int* tmp = malloc(sizeof(int) * n);
    	if (tmp == NULL)
    	{
    		perror("malloc fail");
    		exit(-1);
    	}
    	PartMergeSort(a, tmp, 0, n - 1);
    	free(tmp);
    }
    
    void MergeSortNonR(int* a, int n)
    {
    	int* tmp = malloc(sizeof(int) * n);
    	if (tmp == NULL)
    	{
    		perror("malloc fail");
    		exit(-1);
    	}
    	int gap = 1;
    	while (gap < n)
    	{
    		for (int i = 0; i < n; i += 2 * gap)
    		{
    			int begin1 = i, end1 = i + gap - 1;
    			int begin2 = i + gap, end2 = i + 2 * gap - 1;
    			int count = i;
    			if (begin2 >= n)
    				break;
    			if (end2 >= n)
    				end2 = n - 1;
    			while (begin1 <= end1 && begin2 <= end2)
    			{
    				if (a[begin1] < a[begin2])
    					tmp[count++] = a[begin1++];
    				else
    					tmp[count++] = a[begin2++];
    			}
    			while (begin1 <= end1)
    			{
    				tmp[count++] = a[begin1++];
    			}
    			while (begin2 <= end2)
    			{
    				tmp[count++] = a[begin2++];
    			}
    			memcpy(a + i, tmp + i, (end2-i+1) * sizeof(int));
    		}	
    		gap *= 2;
    	}
    }
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
    • 26
    • 27
    • 28
    • 29
    • 30
    • 31
    • 32
    • 33
    • 34
    • 35
    • 36
    • 37
    • 38
    • 39
    • 40
    • 41
    • 42
    • 43
    • 44
    • 45
    • 46
    • 47
    • 48
    • 49
    • 50
    • 51
    • 52
    • 53
    • 54
    • 55
    • 56
    • 57
    • 58
    • 59
    • 60
    • 61
    • 62
    • 63
    • 64
    • 65
    • 66
    • 67
    • 68
    • 69
    • 70
    • 71
    • 72
    • 73
    • 74
    • 75
    • 76
    • 77
    • 78
    • 79
    • 80

    其中包含了递归及非递归实现方法


    八、计数排序

    时间复杂度:O(N+range)
    空间复杂度:O(range)

    代码实现

    void CountSort(int* a, int n)
    {
    	int min = a[0], max = a[0];
    	for (size_t i = 0; i < n; i++)
    	{
    		if (a[i] < min)
    			min = a[i];
    
    		if (a[i] > max)
    			max = a[i];
    	}
    
    	int range = max - min + 1;
    	int* count = (int*)malloc(sizeof(int) * range);
    	printf("\nrange:%d\n", range);
    	if (count == NULL)
    	{
    		perror("malloc fail");
    		return;
    	}
    	memset(count, 0, sizeof(int) * range);
    
    	// 统计数据出现次数
    	for (int i = 0; i < n; i++)
    	{
    		count[a[i] - min]++;
    	}
    
    	// 排序
    	int j = 0;
    	for (int i = 0; i < range; i++)
    	{
    		while (count[i]--)
    		{
    			a[j++] = i + min;
    		}
    	}
    }
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
    • 24
    • 25
    • 26
    • 27
    • 28
    • 29
    • 30
    • 31
    • 32
    • 33
    • 34
    • 35
    • 36
    • 37
    • 38
  • 相关阅读:
    C Primer Plus(6) 中文版 第2章 C语言概述 2.8 关键字和保留标识符
    笔试刷题Day—1
    每日一题python85:合并两个有序链表
    Hexo博客NexT主题下添加文章边框阴影效果?
    长春市OLED透明拼接屏:高清晰度和透明度的双重优势
    循环定时请求接口工具类,添加到对应组件中接口处
    【GPU高性能编程CUDA实战】中的头文件下载
    前端学习笔记——jQuery
    大气科学模式:WRF-chem、AERMOD模型、WRF模式、WRFDA资料同化、机器学习气象、CMAQ、SMOKE
    Kotlin Compose 与原生 嵌套使用
  • 原文地址:https://blog.csdn.net/zxdeboke/article/details/133410043