C语言数据结构经典10大排序算法刨析
作者：橙子@C
这篇文章主要介绍了C语言中常用的10种排序算法及代码实现,开发中排序的应用需要熟练的掌握，因为是基础内容，那C语言有哪些排序算法呢？本文小编就来详细说说,需要的朋友可以参考一下
1、冒泡排序
// 冒泡排序
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
// 采用两层循环实现的方法。
// 参数arr是待排序数组的首地址，len是数组元素的个数。
void bubblesort1(int *arr,unsigned int len)
{
if (len<2) return; // 数组小于2个元素不需要排序。
int ii; // 排序的趟数的计数器。
int jj; // 每趟排序的元素位置计数器。
int itmp; // 比较两个元素大小时交换位置用到的临时变量。
// 44,3,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48
for (ii=len-1;ii>0;ii--) // 一共进行len-1趟比较。
{
for (jj=0;jj<ii;jj++) // 每趟只需要比较0......ii之间的元素，ii之后的元素是已经排序好的。
{
if (arr[jj]>arr[jj+1]) // 如果前面的元素大于后面的元素，则交换它位的位置。
{
itmp=arr[jj+1];
arr[jj+1]=arr[jj];
arr[jj]=itmp;
}
}
}
}
// 采用递归实现的方法。
// 参数arr是待排序数组的首地址，len是数组元素的个数。
void bubblesort2(int *arr,unsigned int len)
{
if (len<2) return; // 数组小于2个元素不需要排序。
int ii; // 排序的元素位置计数器。
int itmp; // 比较两个元素大小时交换位置用到的临时变量。
for (ii=0;ii<len-1;ii++) // 每趟只需要比较0......len-1之间的元素，len-1之后的元素是已经排序好的。
{
if (arr[ii]>arr[ii+1]) // 如果前面的元素大于后面的元素，则交换它位的位置。
{
itmp=arr[ii+1];
arr[ii+1]=arr[ii];
arr[ii]=itmp;
}
}
bubblesort2(arr,--len);
}
int main(int argc,char *argv[])
{
int arr[]={44,3,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48};
int len=sizeof(arr)/sizeof(int);
bubblesort1(arr,len);
// 显示排序结果。
int ii;
for (ii=0;ii<len;ii++) printf("%2d ",arr[ii]);
printf("\n");
// system("pause"); // widnows下的C启用本行代码。
return 0;
}
2、选择排序
// 选择排序
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
// 交换两个变量的值。
void swap(int *x,int *y)
{
int itmp=*x;
*x=*y;
*y=itmp;
}
// 采用两层循环实现的方法。
// 参数arr是待排序数组的首地址，len是数组元素的个数。
void selectsort1(int *arr,unsigned int len)
{
if (len<2) return; // 数组小于2个元素不需要排序。
int ii; // 排序的趟数的计数器。
int jj; // 每趟排序的元素位置计数器。
int iminpos; // 每趟循环选出的最小值的位置（数组的下标）。
// 44,3,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48
for (ii=0;ii<len-1;ii++) // 一共进行len-1趟比较。
{
iminpos=ii;
for (jj=ii+1;jj<len;jj++) // 每趟只需要比较ii+1......len-1之间的元素，ii之前的元素是已经排序好的。
{
// 找出值更小的元素，记下它的位置。
if (arr[jj]<arr[iminpos]) iminpos=jj;
}
// 如果本趟循环的最小的元素不是起始位置的元素，则交换它们的位置。
if (iminpos!=ii) swap(&arr[ii],&arr[iminpos]);
}
}
// 采用递归实现的方法。
// 参数arr是待排序数组的首地址，len是数组元素的个数。
void selectsort2(int *arr,unsigned int len)
{
if (len<2) return; // 数组小于2个元素不需要排序。
int ii; // 排序的趟数的计数器。
int iminpos=0; // 每趟循环选出的最小值的位置（数组的下标）。
for (ii=1;ii<len;ii++)
{
// 找出值更小的元素，记下它的位置。
if (arr[ii]<arr[iminpos]) iminpos=ii;
}
// 如果本趟循环的最小的元素不是起始位置的元素，则交换它们的位置。
if (iminpos!=0) swap(&arr[0],&arr[iminpos]);
selectsort2(arr+1,--len);
}
int main(int argc,char *argv[])
{
int arr[]={44,3,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48};
//int arr[]={3,4,5,1};
int len=sizeof(arr)/sizeof(int);
// selectsort1(arr,len); // 采用两层循环排序的方法。
selectsort2(arr,len); // 采用递归排序的方法。
// 显示排序结果。
int ii; for (ii=0;ii<len;ii++) printf("%2d ",arr[ii]);
printf("\n");
// system("pause"); // widnows下的C启用本行代码。
return 0;
}
3、插入排序
// 插入排序
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
// 参数arr是待排序数组的首地址，len是数组元素的个数。
void insertsort(int *arr,unsigned int len)
{
if (len<2) return; // 数组小于2个元素不需要排序。
int itmp; // 当前需要排序的元素的值。
int ii; // 需要排序元素的计数器。
int jj; // 插入排序时，需要后移元素的计数器。
for (ii=1;ii<len;ii++)
{
itmp=arr[ii]; // 待排序元素
// 从已排序的最右边开始，把大于当前排序的元素后移。
// for (jj=ii-1;(jj>=0&&arr[jj]>itmp);jj--)
for (jj=ii-1;jj>=0;jj--)
{
if (arr[jj]<=itmp) break;
arr[jj+1]=arr[jj]; // 逐个元素后移。
}
arr[jj+1]=itmp; // 插入当前排序元素。
}
}
int main(int argc,char *argv[])
{
int arr[]={44,3,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48};
int len=sizeof(arr)/sizeof(int);
insertsort(arr,len); // 调用插入排序函数对数组排序。
// 显示排序结果。
int yy; for (yy=0;yy<len;yy++) printf("%2d ",arr[yy]); printf("\n");
// system("pause"); // widnows下的C启用本行代码。
return 0;
}
4、希尔排序
// 希尔排序
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
// 对希尔排序中的单个组进行排序。
// arr-待排序的数组，len-数组总的长度，ipos-分组的起始位置，istep-分组的步长（增量）。
void groupsort(int *arr, int len, int ipos,int istep)
{
int itmp; // 当前需要排序的元素的值。
int ii; // 需要排序元素的计数器。
int jj; // 插入排序时，需要后移元素的计数器。
for (ii=ipos+istep;ii<len;ii=ii+istep)
{
itmp=arr[ii]; // 待排序元素
// 从已排序的最右边开始，把大于当前排序的元素后移。
// for (jj=ii-istep;(jj>=0&&arr[jj]>itmp);jj=jj-istep)
for (jj=ii-istep;jj>=0;jj=jj-istep)
{
if (arr[jj]<=itmp) break;
arr[jj+istep]=arr[jj]; // 逐个元素后移。
}
arr[jj+istep]=itmp; // 插入当前排序元素。
}
}
// 希尔排序，arr是待排序数组的首地址，len是数组的大小。
void shellsort(int *arr,unsigned int len)
{
int ii,istep;
// istep为步长，每次减为原来的一半取整数，最后一次必定为1。
for (istep=len/2;istep>0;istep=istep/2)
{
// 共istep个组，对每一组都执行插入排序。
for (ii=0;ii<istep;ii++)
{
groupsort(arr,len,ii,istep);
}
}
}
int main(int argc,char *argv[])
{
int arr[]={44,3,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48};
int len=sizeof(arr)/sizeof(int);
shellsort(arr,len); // 调用插入排序函数对数组排序。
// 显示排序结果。
int yy; for (yy=0;yy<len;yy++) printf("%2d ",arr[yy]); printf("\n");
// system("pause"); // widnows下的C启用本行代码。
return 0;
}
5、快速排序
// 快速排序
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
void quicksort(int *arr,unsigned int len)
{
if (len<2) return; // 数组的元素小于2个就不用排序了。
int itmp=arr[0]; // 选取最左边的数作为中心轴。
int ileft=0; // 左下标。
int iright=len-1; // 右下标。
int imoving=2; // 当前应该移动的下标，1-左下标；2-右下标。
while (ileft<iright)
{
if (imoving==2) // 移动右下标的情况。
{
// 如果右下标位置元素的值大于等于中心轴，继续移动右下标。
if (arr[iright]>=itmp) { iright--; continue; }
// 如果右下标位置元素的值小于中心轴，把它填到左下标的坑中。
arr[ileft]=arr[iright];
ileft++; // 左下标向右移动。
imoving=1; // 下次循环将移动左下标。
continue;
}
if (imoving==1) // 移动左下标的情况。
{
// 如果左下标位置元素的值小等于中心轴，继续移动左下标。
if (arr[ileft]<=itmp) { ileft++; continue; }
// 如果左下标位置元素的值大于中心轴，把它填到右下标的坑中。
arr[iright]=arr[ileft];
iright--; // 右下标向左移动。
imoving=2; // 下次循环将移动右下标。
continue;
}
}
// 如果循环结束，左右下标重合，把中心轴的值填进去。
arr[ileft]=itmp;
quicksort(arr,ileft); // 对中心轴左边的序列进行排序。
quicksort(arr+ileft+1,len-ileft-1); // 对中心轴右边的序列进行排序。
}
int main(int argc,char *argv[])
{
int arr[]={44,3,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48};
int len=sizeof(arr)/sizeof(int);
quicksort(arr,len); // 调用插入排序函数对数组排序。
// 显示排序结果。
int yy; for (yy=0;yy<len;yy++) printf("%2d ",arr[yy]); printf("\n");
// system("pause"); // widnows下的C启用本行代码。
return 0;
}
6、归并排序
// 采用递归的方法实现归并排序
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
// 采用递归的方法实现归并排序函数。
// arr-待排序数组的首地址，arrtmp-用于排序的临时数组的首地址
// start-排序区间第一个元素的位置，end-排序区间最后一个元素的位置。
void _mergesort(int *arr,int *arrtmp,int start,int end)
{
// 如果start>=end，表示该区间的元素少于两个，递归终止。
if (start>=end) return;
int mid=start+(end-start)/2; // 计算排序区间中间的位置。
int istart1=start,iend1=mid; // 区间左边元素的第一和最后一个元素的位置。
int istart2=mid+1,iend2=end; // 区间右边元素的第一和最后一个元素的位置。
_mergesort(arr,arrtmp,istart1,iend1); // 对区间左边元素递归排序。
_mergesort(arr,arrtmp,istart2,iend2); // 对区间右边元素递归排序。
int ii=start; // 已排序数组arrtmp的计数器。
// 把区间左右两边数列合并到已排序数组arrtmp中。
while (istart1<=iend1 && istart2<=iend2)
arrtmp[ii++]=arr[istart1]<arr[istart2] ? arr[istart1++] : arr[istart2++];
// 把左边数列其它的元素追加到已排序数组。
while (istart1<=iend1) arrtmp[ii++]=arr[istart1++];
// 把右边数列其它的元素追加到已排序数组。
while (istart2<=iend2) arrtmp[ii++]=arr[istart2++];
// 把已排序数组arrtmp中的元素复制到arr中。
memcpy(arr+start,arrtmp+start,(end-start+1)*sizeof(int));
}
// 排序主函数，arr为待排序的数组的地址，len为数组的长度。
void mergesort(int *arr,unsigned int len)
{
if (len<2) return; // 小于两个元素不需要排序。
int arrtmp[len]; // 分配一个与待排序数组相同大小的数组。
_mergesort(arr,arrtmp,0,len-1); // 调用递归函数进行排序。
}
int main(int argc,char *argv[])
{
int arr[]={44,3,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48};
int len=sizeof(arr)/sizeof(int);
mergesort(arr,len);
// 显示排序结果。
int yy; for (yy=0;yy<len;yy++) printf("%2d ",arr[yy]); printf("\n");
// system("pause"); // widnows下的C启用本行代码。
return 0;
}
// 采用循环的方法实现归并排序函数
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int min(int x,int y) { return x<y ? x : y; } // 取x和y中的较小者的值。
// 采用循环实现归并排序，arr-待排序数组的首地址，len--待排序数组的长度。
void mergesort(int *arr,unsigned int len)
{
if (len<2) return; // 小于两个元素不需要排序。
int *aa=arr; // aa指向待排序的数组。
int *bb=(int *)malloc(len*sizeof(int)); // bb指向已排序的数组。
int iseg; // 区间分段的计数器，1,2,4,8,16,...
int istart; // 区间起始位置的计数器。
// 排序的趟数的循环。
for (iseg=1;iseg<len;iseg=iseg*2)
{
// 每趟排序选取区间的循环。
for (istart=0;istart<len;istart=istart+iseg*2)
{
// 把每个区间分成两部分，ilow是起始位置，imid是中间位置，imax是结束位置。
int ilow=istart;
int imid=min(istart+iseg,len); // 考虑分段不均的情况，imid不能超出len。
int imax=min(istart+iseg*2,len); // 考虑分段不均的情况，imax也不能超出len。
int ii=ilow; // 已排序数组的计数器。
int istart1=ilow,iend1=imid; // 待排序左边数列的起始和结束位置。
int istart2=imid,iend2=imax; // 待排序右边数列的起始和结束位置。
// 把待排序左右两边数列合并到已排序数组。
while ((istart1<iend1) && (istart2<iend2))
bb[ii++]=aa[istart1]<aa[istart2] ? aa[istart1++] : aa[istart2++];
// 把左边数列其它的元素追加到已排序数组。
while (istart1<iend1) bb[ii++]=aa[istart1++];
// 把右边数列其它的元素追加到已排序数组。
while (istart2<iend2) bb[ii++]=aa[istart2++];
}
// 交换一下两个数组的指针，准备下一趟的排序。
int *ptmp=aa; aa=bb; bb=ptmp;
}
// 如果aa指向的不是原始数组的指针，把aa中的内容复制到arr中。
if (aa != arr)
{
memcpy(arr,aa,len*sizeof(int));
bb = aa;
}
free(bb);
}
int main(int argc,char *argv[])
{
int arr[]={44,3,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48,10};
int len=sizeof(arr)/sizeof(int);
mergesort(arr,len);
// 显示排序结果。
int yy; for (yy=0;yy<len;yy++) printf("%2d ",arr[yy]); printf("\n");
// system("pause"); // widnows下的C启用本行代码。
return 0;
}
7、堆排序
// 堆排序
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// 交换两个元素的值。
void swap(int *a,int *b) { int temp=*b; *b=*a; *a=temp; }
// 采用循环实现heapify（元素下沉）。
// arr-待排序数组的地址，start-待heapify节点的下标，end-待排序数组最后一个元素的下标。
void heapify(int *arr,int start,int end)
{
// 确定父节点和左子节点的数组下标。
int dad=start;
int son=dad*2+1;
// 如果子节点的下标没有超出范围，循环继续。
while (son<=end)
{
// 先比较两個子节点大小，选择最大的。
if ((son+1<=end) && (arr[son]<arr[son+1])) son++;
// 如果父节点大于子节点代表调整完毕，直接跳出函数。
if (arr[dad]>arr[son]) return;
// 否则交换父子內容再继续子节点和孙节点比较。
swap(&arr[dad],&arr[son]);
dad=son;
son=dad*2+1;
}
}
// 采用递归实现heapify。
void heapify1(int *arr,int start,int end)
{
// 确定父节点和左子节点的数组下标。
int dad=start;
int son=dad*2+1;
// 如果子节点的下标没有超出范围，循环继续。
if (son>end ) return;
// 先比较两個子节点大小，选择最大的。
if ((son+1<=end) && (arr[son]<arr[son+1])) son++;
// 如果父节点大于子节点代表调整完毕，直接跳出函数。
if (arr[dad]>arr[son]) return;
// 否则交换父子內容再继续子节点和孙节点比较。
swap(&arr[dad],&arr[son]);
heapify(arr,son,end);
}
void heapsort(int *arr, int len)
{
int ii;
// 初始化堆，从最后一個父节点开始调整。
for (ii=(len-1)/2;ii>=0;ii--) heapify(arr,ii,len-1);
// 把第一个元素和堆最后一个元素交换，然后重新调整，直到排序完毕。
for (ii=len-1;ii>0;ii--)
{
swap(&arr[0],&arr[ii]);
heapify(arr,0,ii-1);
}
}
int main()
{
int arr[]={44,3,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48};
int len=sizeof(arr)/sizeof(int);
heapsort(arr,len);
// 显示排序结果。
int yy; for (yy=0;yy<len;yy++) printf("%2d ",arr[yy]); printf("\n");
// system("pause"); // widnows下的C启用本行代码。
return 0;
}
8、计数排序
// 计数排序（基础版）
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
// 获取待排序数组的最大元素的值。
int arrmax(int *arr,unsigned int len)
{
int ii=0;
int imax=0;
for (ii=0;ii<len;ii++) if (imax<arr[ii]) imax=arr[ii];
return imax;
}
// 计数排序主函数，arr-待排序数组的地址，len-数组的长度。
void countsort(int *arr,unsigned int len)
{
if (len<2) return;
int imax=arrmax(arr,len); // 获取待排序数组的最大元素的值。
int arrtmp[imax+1]; // 临时数组的大小为imax+1。
memset(arrtmp,0,sizeof(arrtmp)); // 初始化临时数组。
int ii,jj,kk;
// 临时数组计数。
for (ii=0;ii<len;ii++) arrtmp[arr[ii]]++;
// 把临时数组计数的内容填充到arr中。
ii=0;
for (jj=0;jj<imax+1;jj++)
{
for (kk=0;kk<arrtmp[jj];kk++) arr[ii++]=jj;
}
}
int main()
{
int arr[]={2,3,8,7,1,2,2,2,7,3,9,8,2,1,4,2,4,6,9,2};
int len=sizeof(arr)/sizeof(int);
int xx; for (xx=0;xx<len;xx++) printf("%2d ",arr[xx]); printf("\n");
countsort(arr,len);
// 显示排序结果。
int yy; for (yy=0;yy<len;yy++) printf("%2d ",arr[yy]); printf("\n");
// system("pause"); // widnows下的C启用本行代码。
return 0;
}
9、桶排序
// 桶排序
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
// 采用两层循环实现冒泡排序的方法。
// 参数arr是待排序数组的首地址，len是数组元素的个数。
void bubblesort(int *arr,unsigned int len)
{
if (len<2) return; // 数组小于2个元素不需要排序。
int ii; // 排序的趟数的计数器。
int jj; // 每趟排序的元素位置计数器。
int itmp; // 比较两个元素大小时交换位置用到的临时变量。
// 44,3,38,5,47,15,36,26,27,2,46,4,19,50,48
for (ii=len-1;ii>0;ii--) // 一共进行len-1趟比较。
{
for (jj=0;jj<ii;jj++) // 每趟只需要比较0......ii之间的元素，ii之后的元素是已经排序好的。
{
if (arr[jj]>arr[jj+1]) // 如果前面的元素大于后面的元素，则交换它位的位置。
{
itmp=arr[jj+1];
arr[jj+1]=arr[jj];
arr[jj]=itmp;
}
}
}
}
// 桶排序主函数，参数arr是待排序数组的首地址，len是数组元素的个数。
void bucketsort(int *arr,unsigned int len)
{
int buckets[5][5]; // 分配五个桶。
int bucketssize[5]; // 每个桶中元素个数的计数器。
// 初始化桶和桶计数器。
memset(buckets,0,sizeof(buckets));
memset(bucketssize,0,sizeof(bucketssize));
// 把数组arr的数据放入桶中。
int ii=0;
for (ii=0;ii<len;ii++)
{
buckets[arr[ii]/10][bucketssize[arr[ii]/10]++]=arr[ii];
}
// 对每个桶进行冒泡排序。
for (ii=0;ii<5;ii++)
{
bubblesort(buckets[ii],bucketssize[ii]);
}
// 把每个桶中的数据填充到数组arr中。
int jj=0,kk=0;
for (ii=0;ii<5;ii++)
{
for (jj=0;jj<bucketssize[ii];jj++)
arr[kk++]=buckets[ii][jj];
}
}
int main(int argc,char *argv[])
{
int arr[]={21,3,30,44,15,36,6,10,9,19,25,48,5,23,47};
int len=sizeof(arr)/sizeof(int);
int xx; for (xx=0;xx<len;xx++) printf("%2d ",arr[xx]); printf("\n");
bucketsort(arr,len);
// 显示排序结果。
int ii; for (ii=0;ii<len;ii++) printf("%2d ",arr[ii]); printf("\n");
// system("pause"); // widnows下的C启用本行代码。
return 0;
}
10、基数排序
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
// 获取数组arr中最大值，arr-待排序的数组，len-数组arr的长度。
int arrmax(int *arr,unsigned int len)
{
int ii,imax;
imax=arr[0];
for (ii=1;ii<len;ii++)
if (arr[ii]>imax) imax=arr[ii];
return imax;
}
// 对数组arr按指数位进行排序。
// arr-待排序的数组，len-数组arr的长度。
// exp-排序指数，exp=1：按个位排序；exp=10：按十位排序；......
void _radixsort(int *arr,unsigned int len,unsigned int exp)
{
int ii;
int result[len]; // 存放从桶中收集后数据的临时数组。
int buckets[10]={0}; // 初始化10个桶。
// 遍历arr，将数据出现的次数存储在buckets中。
for (ii=0;ii<len;ii++)
buckets[(arr[ii]/exp)%10]++;
// 调整buckets各元素的值，调整后的值就是arr中元素在result中的位置。
for (ii=1;ii<10;ii++)
buckets[ii]=buckets[ii]+buckets[ii-1];
// 将arr中的元素填充到result中。
for (ii=len-1;ii>=0;ii--)
{
int iexp=(arr[ii]/exp)%10;
result[buckets[iexp]-1]=arr[ii];
buckets[iexp]--;
}
// 将排序好的数组result复制到数组arr中。
memcpy(arr,result,len*sizeof(int));
}
// 基数排序主函数，arr-待排序的数组，len-数组arr的长度。
void radixsort(int *arr,unsigned int len)
{
int imax=arrmax(arr,len); // 获取数组arr中的最大值。
int iexp; // 排序指数，iexp=1：按个位排序；iexp=10：按十位排序；......
// 从个位开始，对数组arr按指数位进行排序。
for (iexp=1;imax/iexp>0;iexp=iexp*10)
{
_radixsort(arr,len,iexp);
int yy; printf("exp=%-5d ",iexp); for (yy=0;yy<len;yy++) printf("%2d ",arr[yy]); printf("\n");
}
}
int main(int argc,char *argv[])
{
int arr[]={144,203,738,905,347,215,836,26,527,602,946,504,219,750,848};
int len=sizeof(arr)/sizeof(int);
radixsort(arr,len); // 基数排序。
// 显示排序结果。
int yy; for (yy=0;yy<len;yy++) printf("%2d ",arr[yy]); printf("\n");
// system("pause"); // widnows下的C启用本行代码。
return 0;
}
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