经典排序问题

尽管现在很多语言里都有现成的排序函数,但排序的思想还是需要搞懂。而且排序是数据结构里逃不掉的内容。如果你是做底层开发,只能自己写排序函数,而怎么写排序函数又关系到机器的效率问题,那究竟有哪些排序函数呢?

冒泡排序法

冒泡排序,很形象,最大的泡泡最先咕噜到水面,最小的泡泡最后咕噜到水面(体积越大,浮力越大),那我们数组里进行排序也是同样道理。假设数组里有5个元素,遍历第一遍找到5个元素中的最大值,遍历第二遍找到剩余的四个元素中的最大值,依此类推最后可以得到由大到小的有序数组。
通俗易懂吧,当然代价就是它的平均的时间复杂度为:O( n^2 );平均的空间复杂度为:O(1)。
第一次讲解,说一下时间复杂度的定义:算法中内外循环中比较及交换元素的时间开销;空间复杂度的定义:交换元素时临时变量所占的内存空间。

#include<stdio.h>
int main(){
    int n;//数组元素的个数
    int buf[100];//用buf[100]来存储要排序的数组元素
    while(scanf("%d",&n)!=EOF)//输入n,即输入的个数
    {
        for(int i=0 ;i<n;i++){
            scanf("%d",&buf[i]);//读取每一个待排序数字
        }

        /* 冒泡排序主体 */
        for(int i=0;i<n;i++){
            for(int j=0;j<n-i-1;j++){
                if(buf[j]>buf[j+1]){
                    int temp=buf[j];
                    buf[j]=buf[j+1];
                    buf[j+1]=temp;
                }
            }
        }
        /* 冒泡排序主体 */
        printf("The result is:");
        for(int i=0;i<n;i++){
            printf("%d ",buf[i]);//打印输出结果,题目要求,在每一个数字后面都输出一个 空格
        }
        printf("\n");//输出换行
    }
}

效果图:


image.png

直接插入排序法

插入排序,也很容易理解。想象有两个数组,第一个是待排序数组a,另一个是空数组b(用来存储有序元素)。

  • 我们拿出a中的第一个元素放在b里,因为b中没有元素可以比较,所以它放在第一位
  • 然后拿出a中的第二个元素放在b里,因为b中有了一个元素,所以需要与其进行比较放在正确的位置
  • 再拿出a中的第三个元素放在b里,因为b中有了两个有序的元素,所以需要与这两个元素依次进行比较放在正确的位置里
  • 以此类推,最后数组b中就是一个排好的元素了

为了发扬耐劳苦尚简朴的伟大精神,在实际编程中我们不采用两个数组,因为多一个数组就浪费一个数组的空间啊!我们可以用一个数组的空间进行排序:假设待排序元数有n个,则初始数组a的长度为n,初始数组b的长度为0,a的数组少一个元素b的数组就多一个元素,所以我们就可以用长度为n的数组空间就能表示了。

假设对无序表{3,1,7,5,2,4,9,6}进行升序排序

  • 插入3


    image.png
  • 插入1


    image.png
  • 插入7


    image.png
  • 插入5


    image.png
  • 插入2


    image.png
image.png

以上图片来源于http://c.biancheng.net/view/3439.html,是一个学C语言的好网站

#include<stdio.h>
int main(){
    int n;//数组元素的个数
    int buf[100];//用buf[100]来存储要排序的数组元素
    while(scanf("%d",&n)!=EOF)//输入n,即输入的个数
    {
        for(int i=0 ;i<n;i++){
            scanf("%d",&buf[i]);//读取每一个待排序数字
        }

        /* 插入排序主体 */
        for(int i= 1; i<n; i++){
            if(buf[i] < buf[i-1]){//若第 i 个元素大于 i-1 元素则直接插入;
                                  //反之,需要找到适当的插入位置后在插入。
                int j= i-1;
                int x = buf[i];//使用一个变量等于数值,如果用buf[i]与buf[j]进行比较的话
                               //因为buf[i]地址不变但是值会变,所以要用x作为中间变量
                while(j>-1 && x < buf[j]){ 
                    buf[j+1] = buf[j];
                    j--;
                }
                buf[j+1] = x;  
            }
        }
        /* 冒泡排序主体 */
        printf("The result is:");
        for(int i=0;i<n;i++){
            printf("%d ",buf[i]);//打印输出结果,题目要求,在每一个数字后面都输出一个 空格
        }
        printf("\n");//输出换行
    }
}

效果图:


image.png
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