chapter 9 排序&查找


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  • 大学C语言程序设计
    • chapter 9 排序&查找
      • 1. 排序认识
      • 2. 冒泡排序
      • 3. 选择排序
      • 4. 插入排序
      • 5. 快速排序
      • 6. 归并排序
      • 7. 计数排序
      • 8. 顺序查找
      • 9. 二分查找

大学C语言程序设计

chapter 9 排序&查找

1. 排序认识

排序是指:将一个无序数列,经过一些处理,变成一个有序数列(非降序列/非增序列)的过程。

也可以形象化描述为:对于任意 i=a[j].

当对于任意 i

当对于任意 i=a[j],那么称数列 {a[i]} 是一个非增序列,或递减序列。

稳定排序:对于 i 换个说法就是:a[i]=a[j], 排序前 a[i] 在 a[j] 前面,排序后 a[i] 仍然在 a[j] 前面,两者的相对位置不变。

而对于排序的方法按照基本原理主要分两种:

  1. 基于比较的排序方法:冒泡排序,选择排序,插入排序,归并排序,堆排序,快速排序、希尔排序。

  2. 非基于比较的排序方法:计数排序、基数排序、桶排序。

2. 冒泡排序

它重复地走访过要排序的数列,一次比较两个元素,如果它们的顺序错误就把它们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换,也就是说该数列已经排序完成。

冒泡排序算法的运作如下:(从后往前)

1.比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换他们两个。

2.对每一对相邻元素作同样的工作,从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点,最后的元素应该会是最大的数。

3.针对所有的元素重复以上的步骤,除了最后一个。

4.持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤,直到没有任何一对数字需要比较。

//冒泡排序:最大的下沉到最后,小的向上冒泡 
void BubbleSort(int arr[], int l, int r){
    for(int i=r; i>=l; i--){
        for(int j=l; ja[j+1]) {
                int temp=a[j];
                a[j]=a[j+1];
                a[j+1]=temp;
            }
        }
    }
}

3. 选择排序

初始时在序列中找到最小(大)元素,放到序列的起始位置作为已排序序列;
然后,再从剩余未排序元素中继续寻找最小(大)元素,放到已排序序列的末尾。
以此类推,直到所有元素均排序完毕。

//选择排序:每次选择最大的放在最后
void SelectSort(int a[], int l, int r){
    for(int i=r; i>=l; i--){
        int maxi=i;
        for(int j=l; j

4. 插入排序

每步将一个待排序的纪录,按其关键码值的大小插入前面已经排序的文件中适当位置上,直到全部插入完为止。

一般来说,插入排序都采用in-place在数组上实现。具体算法描述如下:

⒈ 从第一个元素开始,该元素可以认为已经被排序

⒉ 取出下一个元素,在已经排序的元素序列中从后向前扫描

⒊ 如果该元素(已排序)大于新元素,将该元素移到下一位置

⒋ 重复步骤3,直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置

⒌ 将新元素插入到下一位置中

⒍ 重复步骤2

//插入排序:向左边有序序列中插入一个元素 
void InsertSort(int a[], int l, int r){
    for(int i=l; i<=r; i++){
        int k=i;
        for(int j=i; j>=l; j--){
            if(a[k]

5. 快速排序

速排序是C.R.A.Hoare于1962年提出的一种划分交换排序。

它采用了一种分治的策略,通常称其为分治法(Divide-and-ConquerMethod)。

该方法的基本思想是:

1.先从数列中取出一个数作为基准数。

2.分区过程,将比这个数大的数全放到它的右边,小于或等于它的数全放到它的左边。

3.再对左右区间重复第二步,直到各区间只有一个数。

//快速排序:取一个基准值,大的放右边,小的放左边
void QuickSort(int a[], int l, int r){
    if(l>=r) return;
    int i=l, j=r, mid=a[l];
    while(imid) j--;//从左向右找到第一个小于基准值的下标
        a[i]=a[j];
        while(i

6. 归并排序

归并排序(MERGE-SORT)是建立在归并操作上的一种有效的排序算法。

该算法是采用分治法(Divide and Conquer)的一个非常典型的应用。

将已有序的子序列合并,得到完全有序的序列;

即先使每个子序列有序,再使子序列段间有序。

若将两个有序表合并成一个有序表,称为二路归并。

归并排序是一种稳定的排序方法。

//归并排序:分治思想,将数据递归均分成两部分,直到数据元素个数为1,在回溯合并
void merge(int a[], int l, int mid, int r);
void MergeSort(int a[], int l, int r){
    if(l>=r) return;
    int mid=(l+r)/2;
    MergeSort(a, l, mid);
    MergeSort(a, mid+1, r);
    merge(a, l, mid, r);
}
//合并:两个有序序列合并,需要开一个临时空间 temp[]
void merge(int a[], int l, int mid, int r){
    int i=l, j=mid+1, cnt=0;
    while(i<=mid && j<=r){
        if(a[i]

7. 计数排序

对各个元素出现次数进行计数,最后依次输出。(桶距为 1 时的桶排序)

#include
#define N 10000
int arr[N];
int main(){
    int n, minn=10001, maxn=0; scanf("%d", &n);
    for(int i=1; i<=n; i++){
        int x; scanf("%d", &x);
        arr[x]++;
        if(minn>x) minn=x;
        if(maxn

8. 顺序查找

通过遍历无序数组,一个一个对比数组中的值与目标值是否相同。
对于数据没有任何要求,但是时间复杂度 O(n).

9. 二分查找

二分查找是基于一个有序序列而言,所以在使用二分查找前需要对该序列排序处理。

二分查找,又称折半查找,基本思想是将 n 个元素分成大致相等的两部分,取a[n/2] 与 x 做比较,如果 x=a[n/2],则找到 x,算法中止;
如果 xa[n/2],则只要在数组a的右半部搜索 x。

int binSearch(int arr[], int l, int r, int x){
    while(l<=r){
        int mid = (l+r)/2;
        if(x < arr[mid]) r=mid-1;
        else if(x > arr[mid]) l=mid+1;
        else if(x == arr[mid]) return mid;
    }
    return 0;
}

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