【C# 数据结构】排序算法

1、冒泡排序

冒泡排序每次都会选出一个最小(或者最大)的数,并且还会把前面的元素排序,因为像是水中的泡泡往上冒,所以叫冒泡排序。
冒泡排序适合用于基本有序,或者想求出前几个最小或最大的数。
最好情况是全部有序,时间复杂度O(n)。
最坏情况是正好与顺序相反,时间复杂度O(n²)。
稳定

冒泡排序
        public void Sort(int[] arr)
        {
            for (int i = 0; i < arr.Length; i++)
            {
                bool b = false;//标记是否已经有序,也就是没有再发生交换
                for (int j = 0; j < arr.Length - 1 - i; j++)
                {
                    if (arr[j] > arr[j + 1])//比较
                    {
                        int temp = arr[j + 1];
                        arr[j + 1] = arr[j];
                        arr[j] = temp;
                        b = true;//如果发生交换,就让它为真
                    }
                }
                if (!b)
                {
                    break;
                }
            }
            //打印输出
            for (int k = 0; k < arr.Length; k++)
            {
                Console.Write(arr[k] + " ");
            }
        }

2、选择排序

选择排序第一次会在数组中选出最小的,放在第一位,然后从后面的元素选出第二小的,放在第二位,以此类推。
是用于元素比较少的情况。
最好最坏都是O(n²)。
不稳定

选择排序
        public void Sort(int[] arr)
        {
            for (int i = 0; i < arr.Length - 1; i++)
            {
                int temp = i;//默认第索引i元素是最小的
                for (int j = i + 1; j < arr.Length; j++)
                {
                    if (arr[temp] > arr[j])//寻找最小的元素索引
                    {
                        temp = j;//记录最小的元素索引
                    }
                }
                int value = arr[temp];
                arr[temp] = arr[i];
                arr[i] = value;
            }
            //打印输出
            for (int i = 0; i < arr.Length; i++)
            {
                Console.Write(arr[i] + " ");
            }
        }

3、插入排序

插入排序是元素与它前面的元素依次比较,找到自己合适的位置,插入到哪里,因此涉及到元素的移动。不要把它和冒泡排序搞混。冒泡排序核心是挨着的两个元素交换,插入排序是选择位置然后其他元素向后移动。
插入排序适用于基本有序,或者往数组中插入元素的情况。,因为需要移动元素,所以在链表上使用更好。
最好情况是全部有序,O(n)。
最坏情况是全部无序,O(n²)。
稳定

插入排序
        public void Sort(int[] arr)
        {
            for (int i = 1; i < arr.Length; i++)
            {
                int j = i - 1;//要进行插入的元素索引下表
                if (arr[j] > arr[i])//与前一个比较,判断是否需要进行移动
                {
                    int temp = arr[i];
                    while (j >= 0 && arr[j] > temp)
                    {
                        arr[j + 1] = arr[j];
                        j--;
                    }
                    arr[j + 1] = temp;
                }
            }
            //打印输出
            for (int i = 0; i < arr.Length; i++)
            {
                Console.Write(arr[i] + " ");
            }
        }

4、希尔排序

希尔排序的思想其实就是在插入排序的改进版,因为插入排序对有序数组效率更高(达到线性),但是通常情况下还是无序的,因此可以利用希尔排序把数组排的基本有序,希尔排序的最后还是会回归插入排序进行完整的排序。希尔排序说白了就是在插入排序的基础上,间隔n个元素进行插入排序,然后间隔n/2,在插入排序,依次类推,直到n=1,进行依次插入排序,就完成了。
最好情况是O(nlog²n)。
最坏情况是O(nlog²n)。
不稳定

希尔排序
        public void Sort(int[] arr)
        {
            int jump = 4;//间隔增量
            while (jump > 0)
            {
                //下面和插入排序基本相同,区别只有间隔不同
                for (int i = jump; i < arr.Length; i++)
                {
                    int j = i - jump;
                    if (arr[i] < arr[j])
                    {
                        int temp = arr[i];
                        while (j >= 0 && temp < arr[j])
                        {
                            arr[j + jump] = arr[j];
                            j -= jump;
                        }
                        arr[j + jump] = temp;
                    }
                }
                jump = jump / 2;
            }
            //打印输出
            for (int i = 0; i < arr.Length; i++)
            {
                Console.Write(arr[i] + " ");
            }
        }

5、快速排序

快速排序是目前公认的最佳排序法,它的主要思想是“分治递归”,它会先选择一个中间元素,比这个中间元素大的放在中间元素的右边,比这个中间元素小的放在中间元素的左边,这样以中间元素,分割出两个新数组,左边的比中间元素小的数组,右边的比中间元素大的数组,然后在两个数组中继续以这种方式排序,直到数组元素为1。
最好情况:O(nlogn)
最坏情况:O(n²)
不稳定

快速排序
        public void Sort(int[] arr)
        {
            Sort(arr, 0, arr.Length - 1);

            for (int i = 0; i < arr.Length; i++)
            {
                Console.Write(arr[i] + " ");
            }
        }
        private void Sort(int[] arr,int low,int hight)
        {
            int pivot = 0;
            if (hight > low)
            {
                pivot = Partition(arr, low, hight);//选出中间点

                Sort(arr, low, pivot - 1);//把中间点左部分的数组递归
                Sort(arr, pivot + 1, hight);//把中间点有部分的数组递归
            }
        }
        private int Partition(int[] arr, int low,int hight)
        {
            int temp = arr[low];
            while (hight > low)
            {
                while (hight > low && arr[hight] >= temp)
                {
                    hight--;
                }
                arr[low] = arr[hight];
                while (hight > low && arr[low] < temp)
                {
                    low++;
                }
                arr[hight] = arr[low];
            }
            arr[low] = temp;
            return low;
        }
    }

6、堆排序

可以看这篇文章:https://www.cnblogs.com/chengxiao/p/6129630.html
堆排序是利用堆这种数据结构所设计的一种排序算法,它可以减少选择排序中的比较次数,根据需要选择大根堆和小根堆,大根堆就是每个节点的值都大于等与其子节点的值,小根堆与之相反。
算法的步骤:
先建立小根堆(大根堆)
将根节点与最后一个节点交换
打印最后一个节点,然后重新排布小根堆(大根堆)
最好最坏情况都是O(nlogn).

堆排序
        public void Sort(int[] arr)
        {
            //构建堆
            for (int i = arr.Length/2 - 1; i >= 0; i--)
            {
                Heap(arr,i, arr.Length);
            }
            //调整
            for (int i = arr.Length - 1; i >= 0; i--)
            {
                Swop(arr, 0, i);
                Heap(arr, 0, i);
            }
            //打印输出
            for (int i = arr.Length - 1; i >= 0; i--)
            {
                Console.Write(arr[i] + " ");
            }
        }

        private void Heap(int[] arr,int i,int length)//调整堆
        {
            //length / 2是最后面一个拥有子节点的节点
            for (int j = i; j < length / 2; j++)
            {
                int left = 2 * j + 1;//节点最孩子
                int right = 2 * j + 2;//节点右孩子
                if (left < length)
                {
                    int idx = left;
                    if (right < length)
                        idx = arr[left] < arr[right] ? left : right;
                    if (arr[idx] < arr[j])
                        Swop(arr, idx, j);
                }
            }
        }
        private void Swop(int[] arr, int i, int j)//用于方便交换的函数
        {
            int temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }

7、归并排序

归并排序

归并排序

8、基数排序

基数排序
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