笑看天下无敌手 发表于 2024-11-24 05:57:52

详解八大排序(一)------(插入排序,选择排序,冒泡排序,希尔排序)

前言

   在日常生活中,我们常常要将各种各样的数据进行排序,例如我要将班上的门生按照数学成绩从大到小的排序,像这种一般环境,编译器自带的sort函数就能满足我们的要求。但是,假如我要将班上姓刘的门生按照数学成绩从大到小的排序呢?
    这种时候,编译器自带的sort函数无法满足需求,我们就需要自己定义一个排序函数。 下面我就要介绍如今的八大排序的原理,代码,以及时间,空间复杂度。
1.插入排序(InsertSort)

1.1 核心思绪

   直接插入排序的核心思绪是先分组,再比较。
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/9731aeb6fe0248979359fc642f95f9fb.png#pic_center
   例如上面的数组,有六个数。那么我们就可以先把分成一组进行比较,得到数组。 再把分成一组进行比较,得到数组。再把分成一组,得到数组。 以此类推,得到数组。
1.2 实现代码

// 插入排序
//插入排序的核心思路就是把i个数分成一组,让第i个数与第i+1个数进行比较
//把较大的数放在后面
void InsertSort(int* arr, int n)
{
        for (int i = 0; i < n - 1; i++)
        {
                int end = i;//把i个数分成一组
                int tmp = arr;//记录最后一个数

                while (end >= 0){
                //把i + 2个数分成一组,当 end >= 0 时
                //说明这一组的数没有全部比较,循环比较大小
                        if (arr > tmp){//位于end的数大于最后一个数
                                arr = arr;//把位于end的数赋值给end + 1的位置
                                end--;//end--,比较下一个数
                        }
                        else {
                                break;
                        }
                }
                arr = tmp;//退出while循环有两种情况
                //1.end减少到-1,说明这一组的数均大于最后一个数
                //这样end+1 == 0,把最后一个数赋值给0的位置
                //2.break提前跳出循环,说明此时end的数小于最后一个数
                //那么把最后一个数放在end + 1的位置
        }
}
2.选择排序(SelectSort)

2.1 核心思绪

   选择排序的核心思绪是先找到当前数组中的最大和最小数,再放到相应的位置。
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/b653abe4ff7a4507a1419510fb363648.png#pic_center
   例如上面的数组,选择排序中我们会定义好第一个位置(0)和末了一个位置(size - 1),再从数组中找到最小(1)和最大数(7),再把1和7放到相应的位置上。 再定义好第二个位置(1)和倒数第二个位置(size - 2),再从数组中找到第二小(2)和 第二大的数(6),再把2和6放到相应的位置上。 以此类推,直到所有的数排序完。
2.2 实现代码

// 选择排序
void SelectSort(int* arr, int n)
{
        int begin = 0;
        int end = n - 1;
        //定义最小数据和最大数据的位置
        while (begin < end)//当begin小于end时,说明数组中的数据没有比较完,循环比较
        {
                int mini = begin, maxi = begin;//先定义一个最小数和最大数
                for (int i = begin + 1; i <= end; i++)//找大找小,从第二个数开始比较
                {
                        if (arr > arr)
                        //当前数组轮到的数大于当前的最大数,那么这个数就是新的最大数
                        {
                                maxi = i;
                        }
                        if (arr < arr)
                        //当前数组轮到的数小于当前的最小数,那么这个数就是新的最小数
                        {
                                mini = i;
                        }
                }

                if (maxi == begin)//防止数组中全是相同的数,导致maxi没有改变
                {
                        maxi = mini;
                }
                Swap(&arr, &arr);//让最小的数与第一个数进行交换
                Swap(&arr, &arr);//让最大的数与第二个数进行交换
                ++begin;//已经找到最小的数,需要找第二小的数,所以begin++
                --end;//已经找到最大的数,需要找第二大的数,所以end--
        }
}
3.冒泡排序(BubbleSort)

3.1 核心思绪

   冒泡排序的核心思绪是暴力比较,所有的数都比较一遍。
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/49b7fc1479f248c09b13948d71549067.png#pic_center
   例如上面的数组,将3与剩下所有的数字比较,3大于1,则把3放在1的位置,1放在3的位置。 所有的数比较完成后就能得到有序的数组。
3.2 实现代码

void BubbleSort(int* arr, int n)
{
        for (int i = 0; i < n; i++)//找好第一个数
        {
                for (int j = i + 1; j < n; j++)//从第二个数开始
                {
                        if (arr > arr)//所有的数与第一个数进行比较
                        {
                                Swap(&arr, &arr);
                                //如果第一个数大于比较的数,则交换这两个数
                        }
                }
        }
}
4.希尔排序(ShellSort)

4.1 核心思绪

   希尔排序的核心思绪是将数组分成多少个小组,小组先辈行预排序,小组预排序完成后,再将 所有的组合并而且进行排序。
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/aa3cf6fc195a401c9c01dd3663d99d79.png#pic_center
   例如上面的数组,将数组分成三分之一,则得到三个数组。先对这三个数组进行排序,得到三个数组。 然后将这三个数组合并成两个数组,得到两个数组。再对进行排序。得到两个数组。 再将这两个数组合并,得到,排序得到。
4.2 实现代码

// 希尔排序
void ShellSort(int* arr, int n)
{
        int gap = n;

        while (gap > 1)
        {
                gap = gap / 3 + 1;
                //将数组分成三分之一。+ 1 是为了防止gap < 3从而导致gap / 3 == 0
                //同时for循环结束时,再将数组进行细分
                for (int i = 0; i < n - gap; i++)
                //由于数组被分成三分之一个,所以数组的大小也变为三分之一
                {
                        int end = i;
                        //第一个小组的第一个成员,i++之后就是第二个小组的第一个成员
                        int tmp = arr;
                        //第一个小组的最后一个成员,i++之后就是第二个小组的最后一个成员
                        while (end >= 0)
                        //
                        {
                                if (arr > tmp)
                                //当第一个小组里的第一个成员大于最后一个成员时
                                {
                                        arr = arr;
                                        //把第一个成员放到最后一个成员的位置
                                        end -= gap;
                                        //由于开始比较的是所有组的第一个成员
                                        //当end > gap时,说明要开始比较组里的第二个成员了
                                        //第二个成员比较完,再比较第三个成员
                                }
                                else {
                                        break;
                                }
                        }
                        arr = tmp;//有两种情况
                        //1.end减少到 < 0,说明这一组的数成倒序
                        //则需要把组里所有的数比较并交换完之后结束循环
                  //2.break提前跳出循环
                  //说明此时组里所有比end位置大的数均位于end + gap之后
                }
        }
}
   完


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