C-排序

一.冒泡排序

依次从头开始和下一个进行比较，大的沉底，通过一次循环得到一个最大的，重复循环该操作

#include <stdio.h>
void bubble_sort(int arr[], int len) {
    int temp;
    for (int i = 0; i < len - 1; i++)
        for (int j = 0; j < len - 1 - i; j++)
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
}

int main() {
    int arr[] = { 22, 34, 3, 32, 82, 55, 89, 50, 37, 5, 64, 35, 9, 70 };
    int len = (int) sizeof(arr) / sizeof(*arr);
    bubble_sort(arr, len);
    int i;
    for (i = 0; i < len; i++)
        printf("%d ", arr[i]);
    return 0;
}

过程示意图：

第一次循环

第二次循环结果

......

外面的循环是控制产生第几个最大数，我只需要产生len-1个最大数，便可以排好序。
里面的循环是比较当前数据和下一个数据的大小，如果下一个数据小，则交换两者的数据，直到已经比完了剩下的数据len-1-i
排好序需要len-1次外循环，第一次内循环也需要len-1，之后就是减去做了多少次外循环

二.选择排序

先假设一个数是最小的，依次和其他数比较，每一次循环得到一个最小的，重复循环该操作

void swap(int *a,int *b) {
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}
void selection_sort(int arr[], int len) {
    int i,j;
 
    for (i = 0 ; i < len - 1 ; i++)   {
        int min = i;
        for (j = i + 1; j < len; j++) {   
            if (arr[j] < arr[min])    {//找到目前最小值
                min = j;    //紀錄最小值
            }
            swap(&arr[min], &arr[i]);    //做交換
        }
    }
}

三.插入排序

通过构建有序序列，对于未排序数据，在已排序序列中从后向前扫描，找到相应位置并插入

void insertion_sort(int arr[], int len){
    int i,j,temp;
    for (i=1;i<len;i++){
            temp = arr[i];
            for (j=i;j>0 && arr[j-1]>temp;j--)
                    arr[j] = arr[j-1];
            arr[j] = temp;
    }
}

四.希尔排序

希尔排序，也称递减增量排序算法，是插入排序的一种更高效的改进版本。希尔排序是非稳定排序算法。

插入排序在对几乎已经排好序的数据操作时，效率高，即可以达到线性排序的效率
但插入排序一般来说是低效的，因为插入排序每次只能将数据移动一位

void shell_sort(int arr[], int len) {
    int gap, i, j;
    int temp;
    for (gap = len >> 1; gap > 0; gap = gap >> 1)
        for (i = gap; i < len; i++) {
            temp = arr[i];
            for (j = i - gap; j >= 0 && arr[j] > temp; j -= gap)
                arr[j + gap] = arr[j];
            arr[j + gap] = temp;
        }
}

五.归并排序

把数据分为两段，从两段中逐个选最小的元素移入新数据段的末尾。

迭代法

int min(int x, int y) {
    return x < y ? x : y;
}
void merge_sort(int arr[], int len) {
    int* a = arr;
    int* b = (int*) malloc(len * sizeof(int));
    int seg, start;
    for (seg = 1; seg < len; seg += seg) {
        for (start = 0; start < len; start += seg + seg) {
            int low = start, mid = min(start + seg, len), high = min(start + seg + seg, len);
            int k = low;
            int start1 = low, end1 = mid;
            int start2 = mid, end2 = high;
            while (start1 < end1 && start2 < end2)
                b[k++] = a[start1] < a[start2] ? a[start1++] : a[start2++];
            while (start1 < end1)
                b[k++] = a[start1++];
            while (start2 < end2)
                b[k++] = a[start2++];
        }
        int* temp = a;
        a = b;
        b = temp;
    }
    if (a != arr) {
        int i;
        for (i = 0; i < len; i++)
            b[i] = a[i];
        b = a;
    }
    free(b);
}

递归法

void merge_sort_recursive(int arr[], int reg[], int start, int end) {
    if (start >= end)
        return;
    int len = end - start, mid = (len >> 1) + start;
    int start1 = start, end1 = mid;
    int start2 = mid + 1, end2 = end;
    merge_sort_recursive(arr, reg, start1, end1);
    merge_sort_recursive(arr, reg, start2, end2);
    int k = start;
    while (start1 <= end1 && start2 <= end2)
        reg[k++] = arr[start1] < arr[start2] ? arr[start1++] : arr[start2++];
    while (start1 <= end1)
        reg[k++] = arr[start1++];
    while (start2 <= end2)
        reg[k++] = arr[start2++];
    for (k = start; k <= end; k++)
        arr[k] = reg[k];
}
void merge_sort(int arr[], const int len) {
    int reg[len];
    merge_sort_recursive(arr, reg, 0, len - 1);
}

六.快速排序

在区间中随机挑选一个元素作基准，将小于基准的元素放在基准之前，大于基准的元素放在基准之后，再分别对小数区与大数区进行排序。