Archive十一月 2018

冒泡排序、插入法排序及选择排序

冒泡排序、插入法排序以及选择排序是排序算法中比较基础的三种,其平均时间复杂度都是O(n^2)。

原理介绍

冒泡排序

冒泡排序的步骤是:比较相邻两个数,看是否满足大小关系,如果不满足则交换这两个数,使他们满足大小关系,这样可以保证最大(最小)的数始终会向后流动,循环一次之后,最大(最小)的数就会被交换到数组的最后。一次冒泡会让至少一个元素移动到它应该在的位置,重复 n 次,就完成了 n 个数据的排序工作。

插入法排序

插入法排序的思路是:把数组分成两个部分:排好序的,和未排序的。开始的时候,数组的第一个元素会被当做拍好序的部分,对其余未排好序的数值进行迭代,将其插入到排好序的部分中合适的位置。

选择法排序

选择法排序和插入法排序类似,都是将数组分为排好序的和未排序的两个部分。不同的是,选择法排序每次迭代都会选择未排序部分中的最小(最大)值,将其插入到排好序部分的队首(队尾)。

C语言实现

需要实现四个函数, 第一个是打印数组,接下来三个函数分别实现三种排序算法:

  • void print_arry(int *a, int len)
  • static inline void insertion_sort(int *a, int len)
  • static inline void bubble_sort(int *a, int len)
  • static inline void selection_sort(int *a, int len)

main函数中,首先需要用户输入指定数目(#define LEN 10)的数值,如果用户输入-1则随机生成这些数值。然后需要用户输入排序算法。输入完成后打印排序前的数组,然后根据相应的排序算法进行排序,最后再打印出排序后的数组。代码如下:

 

 
 
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>
#define LEN 10
#define NR_METHOD 3
#define RAND_RANGE 100
void print_arry(int *a, int len) {
    int i = 0;
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        printf("%d ", a[i]);
    }
    printf("\n");
}
static inline void insertion_sort(int *a, int len) {
    int tmp = 0;
    int i, j;
    for (i = 1; i < len; i++) {
        tmp = a[i];
        for (j = i - 1; j >= 0; j--) {
            if (a[j] > tmp) {
                a[j + 1] = a[j];
            } else {
                break;
            }
        }
        a[j + 1] = tmp;
    }
}
static inline void bubble_sort(int *a, int len) {
    int i, j;
    int tmp;
    int swapped = 0;
    for (i = len - 1; i >= 0; i--) {
        for (j = 0; j < i; j++) {
            if (a[j] > a[j + 1]) {
                tmp = a[j];
                a[j] = a[j + 1];
                a[j + 1] = tmp;
                swapped = 1;
            }
        }
        if (!swapped) {
            break;
        }
    }
}
static inline void selection_sort(int *a, int len) {
    int i, j, min, tmp;
    for (i = 0; i < len -1; i++) {
        min = i;
        for (j = i + 1; j < len; j++) {
            if(a[j] < a[min]) {
                min = j;
            }
        }
        if (min != i) {
            tmp = a[min];
            a[min] = a[i];
            a[i] = tmp;
        }
    }
}
int main(int argc, char **argv) {
    srand(time(NULL));
    int a[LEN];
    int data;
    for (int i = 0; i < LEN; i++) {
        printf("Please input a number: %d left: (-1 for random numbers)", LEN - i);
        scanf("%d", &data);
        if(data != -1) {
            a[i] = data;
        } else {
            for (int j = 0; j < LEN; j++) {
                a[j] = rand() % RAND_RANGE;
            }
            break;
        }
    }
    while (1) {
        printf("Please select a sort method:\n");
        printf("0: Insertion sort\n");
        printf("1: Bubble sort \n");
        printf("2: Selection sort \n");
        scanf("%d", &data);
        if(data >= 0 && data < NR_METHOD) {
            break;
        } else {
            printf("Please input a valid number!\n");
        }
    }
    printf("Original Array: \n");
    print_arry(a, LEN);
    switch(data) {
        case 0:
        printf("You selected insertion sort\n");
        insertion_sort(a, LEN);
        break;
        case 1:
        printf("You selected bubble sort\n");
        bubble_sort(a, LEN);
        break;
        case 2:
        printf("You selected selection sort\n");
        selection_sort(a, LEN);
        break;
    }
    printf("Sorted Array: \n");
    print_arry(a, LEN);
    return 0;
}
"