排序与查找算法（C语言描述）

排序算法
选择排序

冒泡排序

快速排序

归并排序

C++自带的algorithm库函数中提供了排序算法。

自带排序算法的一般形式为：

sort(arr+m,arr+n);//将数组arr的下标为m的元素到下标为n-1的元素进行从小到大排序

sort(arr+m,arr+n,comp);//与sort(arr+m,arr+n)相比，这个写法可以自己定义排序的规则，其中，comp为自定义的函数

排序算法

选择排序

基本思想：

选择排序（从小到大）的基本思想是，首先，选出最小的数，放在第一个位置；然后，选出第二小的数，放在第二个位置；以此类推，直到所有的数从小到大排序。

在实现上，我们通常是先确定第i小的数所在的位置，然后，将其与第i个数进行交换。

评价：

注意：选择排序是一种不稳定的排序算法，可能会打乱两个相同数字的原有顺序。

例如，序列 5 8 5 2 9， 按照从小到大排序，第一轮会将第1个数字5会和2交换，那么原序列中2个5的相对前后顺序就被破坏了，所以选择排序是一种不稳定的排序算法。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
const int MAXN = 10;

int main (void)
{
int a[MAXN] = {0};
int i = 0;
int j = 0;

srand( (unsigned)time(NULL) );//rand()函数产生的是伪随机数(产生原理是 F(种子值)，也就是关于一个固定值的固定公式；
//也就是程序运行第一次和第二次产生的随机数是一样的，所以我们要利用srand()进行播种;srand(unsigned seed)
for (int k = 0; k < MAXN; k++) {
a[k] = rand()%100 + 1;
}

printf("初始化数组:");
for (i = 0; i < MAXN; i++) {
printf("%-2d ", a[i]);
}
printf("\n");

/*----------*/
//选择排序原理：
//1、从第一个数开始(a[0])，找到数组中最小的数的位置，然后交换第一个数和最小数
//2、从第二个数开始(a[1])，找到剩余数中最小数的位置(对应整个数组第二小的数)，然后交换第二个数和最小数
//......
//N-1、从第N-1个数开始(a[MAXN-1]))、最后一次，比较最后两数了。

//外循环：对应找第一个位置上的最小数，第二个，...，当前N-1个都找好了，最后一个自然不用找了，
//        故边界条件为 0 ~ MAXN-1 ，共 N-1次；
//内循环：要完成的任务是：遍历数组元素找到最小值；交换该位置数和最小值所在位置数，如果是本身就不用交换；
//        起点对应第一小的数放在第一个位置，第一个数也要遍历到；
//        但是我是用第一个数最为参照进行比较的，所以起点i = j + 1，直接与下一个数进行比较即可，一直到最后一个数；
//交换数：采用位运算中的异或运算交换两个不同的数；
//        原理：a^b^b = a;

/*-------  -*/
for (j = 0; j < MAXN - 1; j++) {
int min_index = j;
for (i = j + 1; i < MAXN; i++) {
if (a[min_index] > a[i]) {
min_index = i;
}
}
if (j != min_index) {
a[j] = a[j] ^ a[min_index];
a[min_index] = a[j] ^ a[min_index];
a[j] = a[j] ^ a[min_index];
}
}

printf("排序后数组:");
for (i = 0; i < MAXN; i++) {
printf("%-2d ", a[i]);
}
putchar('\n');

return 0;
}

#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
const int size = 10;

void select_sort(int a[], int MAXN) {

printf("初始化数组:");
for (int i = 0; i < size; i++) {
printf("%-2d ", a[i]);
}
printf("\n");

//核心部分
for (int j = 0; j < MAXN - 1; j++) {
int min_index = j;
for (int i = j + 1; i < MAXN; i++) {
if (a[min_index] > a[i]) {
min_index = i;
}
}
if (j != min_index) {
a[j] = a[j] ^ a[min_index];
a[min_index] = a[j] ^ a[min_index];
a[j] = a[j] ^ a[min_index];
}
}

printf("排序后数组:");
for (int i = 0; i < size; i++) {
printf("%-2d ", a[i]);
}
putchar('\n');
}

int main (void)
{
int a[size];
//初始化数组
srand( (unsigned)time(NULL) );
for (int k = 0; k < size; k++) {
a[k] = rand()%100 + 1;
}
select_sort(a, size);//排序
return 0;
}

冒泡排序

基本思想

冒泡排序（从小到大）的基本思想是，不断比较相邻的两个数，让较大的元素不断的往后移，经过一轮比较，就选出最大的数；经过第二轮比较就选出次大的数，以此类推。

一般实现

#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <ctime>
const int size = 10;

void select_sort(int a[], int MAXN) {
int i;

printf("初始化数组:");
for (i = 0; i < size; i++) {
printf("%-2d ", a[i]);
}
printf("\n");

/*--------*/
//基本思想：第一轮，比较a[0]和a[1]，如果a[0]>a[1],则交换两数，接着比较a[1]和a[2],......最后一次为a[N-2]和a[N-1]的比较，至此，a[N-1]为最大数
//          第二轮，比较a[0]和a[1], ......最后一次为a[N-3]和a[N-2]的比较
//          .......
//          第N-1轮，比较a[0]和a[1]，结束排序
// 外循环： 0~szie-1 共 N -1 轮
// 内循环： 总是从0和1开始比较的，故初始值j=0开始，比较到size - 1 - i;
//
//两轮循环的循环变量的意义不同，一个是轮数，一个数数组元素下表  注意理解二者的区别和联系
/*--------*/
for (i = 0; i < size - 1; i++) {
for (int j = 0; j < size - 1 - i; j++) {
if (a[j] > a[j+1]) {
a[j]   = a[j] ^ a[j+1];
a[j+1] = a[j] ^ a[j+1];
a[j]   = a[j] ^ a[j+1];
}
}
}

printf("排序后数组:");
for (i = 0; i < size; i++) {
printf("%-2d ", a[i]);
}
putchar('\n');
}

int main (void)
{
int a[size];
//初始化数组
//srand( (unsigned)time(NULL) );
for (int k = 0; k < size; k++) {
a[k] = rand()%100 + 1;
}

select_sort(a, size);//排序

return 0;
}

优化实现

for (i = 0; i < size - 1; i++) {
bool isSorted = true; //
for (int j = 0; j < size - 1 - i; j++) {
if (a[j] > a[j+1]) {
isSorted = false; //
a[j]   = a[j] ^ a[j+1];
a[j+1] = a[j] ^ a[j+1];
a[j]   = a[j] ^ a[j+1];
}
}
if (isSorted) {
break; // 本轮冒泡没用进行交换，代表已经排序完成，不用再继续冒泡了。
}
}

评价

优点：稳定；

缺点：慢，每次只能移动相邻两个数据。

快速排序

归并排序