1、排序算法是一种基本并且常用的算法。由于实际工作中处理的数量巨大,所以排序算法对算法本身的速度要求很高。 而一般我们所谓的算法的性能主要是指算法的复杂度,一般用O方法来表示。在后面我将给出详细的说明。 既然是入门那么排序是入门必须要学的,下面总结下排序的几种常见的算法。 1:冒泡法 也是和基本的一个排序方法。 原理:将待排序的元素看作是竖着排列的“气泡”,较小的元素比较轻,从而要往上浮 2:插入法: 原理:逐一取出元素,在已经排序的元素序列中从后向前扫描,放到适当的位置(起初,已经排序的元素序列为空) 3:选择法: 首先在未排序序列中找到最小元素,存放到排序序列的起始位置,
2、然后,再从剩余未排序元素中继续寻找最小元素,然后放到排序序列末尾。以此递归。 4:堆排序 利用堆(heaps)这种数据结构来构造的一种排序算法。堆是一个近似完全二叉树结构,并同时满足堆属性:即子节点的键值或索引总是小于(或者大于)它的父节点。 5:箱排序 设置若干个箱子,把关键字等于 k 的记录全都装入到第 k 个箱子里 ( 分配 ) ,然后按序号依次将各非空的箱子首尾连接起来 ( 收集 ) 。 6:希尔排序 选择一个步长(Step) ,然后按间隔为步长的单元进行排序.递归,步长逐渐变小,直至为1. 7:桶排序 桶排序的思想是把 [0 , 1) 划分为 n 个大小相同的子区间,
3、每一子区间是一个桶。 对于排序的算法我想先做一点简单的介绍,也是给这篇文章理一个提纲。 我将按照算法的复杂度,从简单到难来分析算法。 第一部分是简单排序算法,后面你将看到他们的共同点是算法复杂度为O(N*N)(因为没有使用word,所以无法打出上标和下标)。 第二部分是高级排序算法,复杂度为O(Log2(N))。这里我们只介绍一种算法。另外还有几种算法因为涉及树与堆的概念,所以这里不于讨论。 第三部分类似动脑筋。这里的两种算法并不是最好的(甚至有最慢的),但是算法本身比较奇特,值得参考(编程的角度)。同时也可以让我们从另外的角度来认识这个问题。 第四部分是我送给大家的一个餐后
4、的甜点——一个基于模板的通用快速排序。由于是模板函数可以对任何数据类型排序(抱歉,里面使用了一些论坛专家的呢称)。
现在,让我们开始吧:
一、简单排序算法
由于程序比较简单,所以没有加什么注释。所有的程序都给出了完整的运行代码,并在我的VC环境
下运行通过。因为没有涉及MFC和WINDOWS的内容,所以在BORLAND C++的平台上应该也不会有什么
问题的。在代码的后面给出了运行过程示意,希望对理解有帮助。
1.冒泡法:
这是最原始,也是众所周知的最慢的算法了。他的名字的由来因为它的工作看来象是冒泡:
#include
5、bleSort(int* pData,int Count)
{
int iTemp;
for(int i=1;i 6、)
cout<}
倒序(最糟情况)
第一轮:10,9,8,7->10,9,7,8->10,7,9,8->7,10,9,8(交换3次)
第二轮:7,10,9,8->7,10,8,9->7,8,10,9(交换2次)
第一轮:7,8,10,9->7,8,9,10(交换1次)
循环次数:6次
交换次数:6次
其他:
第一轮:8,10,7,9->8,10,7,9->8,7,10,9->7,8,10,9(交换2次)
第二轮:7,8,10,9->7,8,10,9->7,8,10,9(交换0次)
第一轮:7,8,10,9->7,8,9,10( 7、交换1次)
循环次数:6次
交换次数:3次
上面我们给出了程序段,现在我们分析它:这里,影响我们算法性能的主要部分是循环和交换,
显然,次数越多,性能就越差。从上面的程序我们可以看出循环的次数是固定的,为1+2+...+n-1。
写成公式就是1/2*(n-1)*n。
现在注意,我们给出O方法的定义:
若存在一常量K和起点n0,使当n>=n0时,有f(n)<=K*g(n),则f(n) = O(g(n))。(呵呵,不要说没
学好数学呀,对于编程数学是非常重要的!!!)
现在我们来看1/2*(n-1)*n,当K=1/2,n0=1,g(n)=n*n时,1/2*(n-1)*n<=1/2 8、n*n=K*g(n)。所以f(n)
=O(g(n))=O(n*n)。所以我们程序循环的复杂度为O(n*n)。
再看交换。从程序后面所跟的表可以看到,两种情况的循环相同,交换不同。其实交换本身同数据源的有序程度有极大的关系,当数据处于倒序的情况时,交换次数同循环一样(每次循环判断都会交换),复杂度为O(n*n)。当数据为正序,将不会有交换。复杂度为O(0)。乱序时处于中间状态。正是由于这样的原因,我们通常都是通过循环次数来对比算法。
2.交换法:
交换法的程序最清晰简单,每次用当前的元素一一的同其后的元素比较并交换。
#include 9、xchangeSort(int* pData,int Count)
{
int iTemp;
for(int i=0;i 10、)
cout<}
倒序(最糟情况)
第一轮:10,9,8,7->9,10,8,7->8,10,9,7->7,10,9,8(交换3次)
第二轮:7,10,9,8->7,9,10,8->7,8,10,9(交换2次)
第一轮:7,8,10,9->7,8,9,10(交换1次)
循环次数:6次
交换次数:6次
其他:
第一轮:8,10,7,9->8,10,7,9->7,10,8,9->7,10,8,9(交换1次)
第二轮:7,10,8,9->7,8,10,9->7,8,10,9(交换1次)
第一轮:7,8,10,9->7,8,9,10 11、交换1次)
循环次数:6次
交换次数:3次
从运行的表格来看,交换几乎和冒泡一样糟。事实确实如此。循环次数和冒泡一样也是1/2*(n-1)*n,所以算法的复杂度仍然是O(n*n)。由于我们无法给出所有的情况,所以只能直接告诉大家他们在交换上面也是一样的糟糕(在某些情况下稍好,在某些情况下稍差)。
3.选择法:
现在我们终于可以看到一点希望:选择法,这种方法提高了一点性能(某些情况下)这种方法类似我们人为的排序习惯:从数据中选择最小的同第一个值交换,在从省下的部分中选择最小的与第二个交换,这样往复下去。
#include 12、t(int* pData,int Count)
{
int iTemp;
int iPos;
for(int i=0;i 13、SelectSort(data,7);
for (int i=0;i<7;i++)
cout<}
倒序(最糟情况)
第一轮:10,9,8,7->(iTemp=9)10,9,8,7->(iTemp=8)10,9,8,7->(iTemp=7)7,9,8,10(交换1次)
第二轮:7,9,8,10->7,9,8,10(iTemp=8)->(iTemp=8)7,8,9,10(交换1次)
第一轮:7,8,9,10->(iTemp=9)7,8,9,10(交换0次)
循环次数:6次
交换次数:2次
其他:
第一轮:8,10,7,9->(iTe 14、mp=8)8,10,7,9->(iTemp=7)8,10,7,9->(iTemp=7)7,10,8,9(交换1次)
第二轮:7,10,8,9->(iTemp=8)7,10,8,9->(iTemp=8)7,8,10,9(交换1次)
第一轮:7,8,10,9->(iTemp=9)7,8,9,10(交换1次)
循环次数:6次
交换次数:3次
遗憾的是算法需要的循环次数依然是1/2*(n-1)*n。所以算法复杂度为O(n*n)。
我们来看他的交换。由于每次外层循环只产生一次交换(只有一个最小值)。所以f(n)<=n
所以我们有f(n)=O(n)。所以,在数据较乱的时候,可以减少一定的交换 15、次数。
4.插入法:
插入法较为复杂,它的基本工作原理是抽出牌,在前面的牌中寻找相应的位置插入,然后继续下一张
#include 16、ata[iPos+1] = iTemp;
}
}
void main()
{
int data[] = {10,9,8,7,6,5,4};
InsertSort(data,7);
for (int i=0;i<7;i++)
cout<}
倒序(最糟情况)
第一轮:10,9,8,7->9,10,8,7(交换1次)(循环1次)
第二轮:9,10,8,7->8,9,10,7(交换1次)(循环2次)
第一轮:8,9,10,7->7,8,9,10(交换1次)(循环3次)
循环次数:6次
交换次数:3次
其他:
第一轮:8, 17、10,7,9->8,10,7,9(交换0次)(循环1次)
第二轮:8,10,7,9->7,8,10,9(交换1次)(循环2次)
第一轮:7,8,10,9->7,8,9,10(交换1次)(循环1次)
循环次数:4次
交换次数:2次
上面结尾的行为分析事实上造成了一种假象,让我们认为这种算法是简单算法中最好的,其实不是,
因为其循环次数虽然并不固定,我们仍可以使用O方法。从上面的结果可以看出,循环的次数f(n)<=
1/2*n*(n-1)<=1/2*n*n。所以其复杂度仍为O(n*n)(这里说明一下,其实如果不是为了展示这些简单
排序的不同,交换次数仍然可以这样推导)。现在看交换, 18、从外观上看,交换次数是O(n)(推导类似
选择法),但我们每次要进行与内层循环相同次数的‘=’操作。正常的一次交换我们需要三次‘=’
而这里显然多了一些,所以我们浪费了时间。
最终,我个人认为,在简单排序算法中,选择法是最好的。
二、高级排序算法:
高级排序算法中我们将只介绍这一种,同时也是目前我所知道(我看过的资料中)的最快的。
它的工作看起来仍然象一个二叉树。首先我们选择一个中间值middle程序中我们使用数组中间值,然后
把比它小的放在左边,大的放在右边(具体的实现是从两边找,找到一对后交换)。然后对两边分别使
用这个过程(最容易的方法——递归)。
1.快速排序 19、
#include 20、<=j)//找到了一对值
{
//交换
iTemp = pData[i];
pData[i] = pData[j];
pData[j] = iTemp;
i++;
j--;
}
}while(i<=j);//如果两边扫描的下标交错,就停止(完成一次)
//当左边部分有值(left 21、pData,0,Count-1);
}
void main()
{
int data[] = {10,9,8,7,6,5,4};
QuickSort(data,7);
for (int i=0;i<7;i++)
cout<}
这里我没有给出行为的分析,因为这个很简单,我们直接来分析算法:首先我们考虑最理想的情况
1.数组的大小是2的幂,这样分下去始终可以被2整除。假设为2的k次方,即k=log2(n)。
2.每次我们选择的值刚好是中间值,这样,数组才可以被等分。
第一层递归,循环n次,第二层循环2*(n/2)......
22、所以共有n+2(n/2)+4(n/4)+...+n*(n/n) = n+n+n+...+n=k*n=log2(n)*n
所以算法复杂度为O(log2(n)*n)
其他的情况只会比这种情况差,最差的情况是每次选择到的middle都是最小值或最大值,那么他将变
成交换法(由于使用了递归,情况更糟)。但是你认为这种情况发生的几率有多大??呵呵,你完全
不必担心这个问题。实践证明,大多数的情况,快速排序总是最好的。
如果你担心这个问题,你可以使用堆排序,这是一种稳定的O(log2(n)*n)算法,但是通常情况下速度要慢于快速排序(因为要重组堆)。
三、其他排序
1.双向冒泡:
通常的冒 23、泡是单向的,而这里是双向的,也就是说还要进行反向的工作。
代码看起来复杂,仔细理一下就明白了,是一个来回震荡的方式。
写这段代码的作者认为这样可以在冒泡的基础上减少一些交换(我不这么认为,也许我错了)。
反正我认为这是一段有趣的代码,值得一看。
#include 24、
if(pData[i] 25、
}
void main()
{
int data[] = {10,9,8,7,6,5,4};
Bubble2Sort(data,7);
for (int i=0;i<7;i++)
cout<}
2.SHELL排序
这个排序非常复杂,看了程序就知道了。
首先需要一个递减的步长,这里我们使用的是9、5、3、1(最后的步长必须是1)。
工作原理是首先对相隔9-1个元素的所有内容排序,然后再使用同样的方法对相隔5-1个元素的排序
以次类推。
#include 26、 pData,int Count)
{
int step[4];
step[0] = 9;
step[1] = 5;
step[2] = 3;
step[3] = 1;
int iTemp;
int k,s,w;
for(int i=0;i<4;i++)
{
k = step[i];
s = -k;
for(int j=k;j 27、 28、造成程序异常而写的代码。这个代码我认为很值得一看。
这个算法的得名是因为其发明者的名字D.L.SHELL。依照参考资料上的说法:“由于复杂的数学原因
避免使用2的幂次步长,它能降低算法效率。”另外算法的复杂度为n的1.2次幂。同样因为非常复杂并
“超出本书讨论范围”的原因(我也不知道过程),我们只有结果了。
四、基于模板的通用排序:
这个程序我想就没有分析的必要了,大家看一下就可以了。不明白可以在论坛上问。
MyData.h文件
///////////////////////////////////////////////////////
class CMyData
{ 29、
public:
CMyData(int Index,char* strData);
CMyData();
virtual ~CMyData();
int m_iIndex;
int GetDataSize(){ return m_iDataSize; };
const char* GetData(){ return m_strDatamember; };
//这里重载了操作符:
CMyData& operator =(CMyData &SrcData);
bool operator <(CMyData& data );
bool operator >(CMyData& 30、data );
private:
char* m_strDatamember;
int m_iDataSize;
};
////////////////////////////////////////////////////////
MyData.cpp文件
////////////////////////////////////////////////////////
CMyData::CMyData():
m_iIndex(0),
m_iDataSize(0),
m_strDatamember(NULL)
{
}
CMyData::~CMyData()
{
31、if(m_strDatamember != NULL)
delete[] m_strDatamember;
m_strDatamember = NULL;
}
CMyData::CMyData(int Index,char* strData):
m_iIndex(Index),
m_iDataSize(0),
m_strDatamember(NULL)
{
m_iDataSize = strlen(strData);
m_strDatamember = new char[m_iDataSize+1];
strcpy(m_strDatamember,strData);
} 32、
CMyData& CMyData::operator =(CMyData &SrcData)
{
m_iIndex = SrcData.m_iIndex;
m_iDataSize = SrcData.GetDataSize();
m_strDatamember = new char[m_iDataSize+1];
strcpy(m_strDatamember,SrcData.GetData());
return *this;
}
bool CMyData::operator <(CMyData& data )
{
return m_iIndex 33、X;
}
bool CMyData::operator >(CMyData& data )
{
return m_iIndex>data.m_iIndex;
}
///////////////////////////////////////////////////////////
//////////////////////////////////////////////////////////
//主程序部分
#include 34、pData,int left,int right)
{
int i,j;
T middle,iTemp;
i = left;
j = right;
//下面的比较都调用我们重载的操作符函数
middle = pData[(left+right)/2]; //求中间值
do{
while((pData[i] 35、
iTemp = pData[i];
pData[i] = pData[j];
pData[j] = iTemp;
i++;
j--;
}
}while(i<=j);//如果两边扫描的下标交错,就停止(完成一次)
//当左边部分有值(left 36、n(pData,0,Count-1);
}
void main()
{
CMyData data[] = {
CMyData(8,"xulion"),
CMyData(7,"sanzoo"),
CMyData(6,"wangjun"),
CMyData(5,"VCKBASE"),
CMyData(4,"jacky2000"),
CMyData(3,"cwally"),
CMyData(2,"VCUSER"),
CMyData(1,"isdong")
};
QuickSort(data,8);
for (int i=0;i<8;i++)
cout< 37、M_IINDEX<<"&NBSP; ?< cout<<"\n";
}
这里共包括(直接插入排序,冒泡排序,选择排序,快速排序,堆排序)五种。由于我这是第一次编图形界面,开始没有考虑太多,只想编出来就行了,所以编界面的部分全写在了主函数里,显的比较乱。
开始出来的那个对话框是要你输密码(a)
第三个对话框是输入要排的数的个数,如果小于50,则将每次排的过程都输出,否则,一次性全部输出。
#include 38、O.H />
#include 39、i-1;
while(data[0]{data[j+1]=data[j];
j--;
}
data[j+1]=data[0];
if(long_n<=50)
{if(long_n<=50)
{printf("\n");
printf(" Insert Sort\n");
printf(" %d times:\n",i-1);
printf(" ");
for(g=1;g<=long_n;g++)
printf("%d ",data[g]);
if(g==8) {printf("\n");printf(" 40、 ");}
}
getch();}
}
}
void Bubble_sort(int data[])
{int i,j,t;
for(j=1;j<=long_n;j++)
{for(i=1;i<=long_n-j;i++)
{if(data>data[i+1])
{t=data;
data=data[i+1];
data[i+1]=t;
}
}
if(long_n<=50)
{if(long_n<=50)
{printf("\n");
printf(" Bubble Sort\n");
printf(" %d times 41、\n",j);
printf(" ");
for(g=1;g<=long_n;g++)
printf("%d ",data[g]);
if(g==8) {printf("\n");printf(" ");}
}
getch();
} }
}
void Selectsort(int data[])
{int i,j,min,temp;
for(i=1;i<=long_n;i++)
{min=i;
for(j=i+1;j<=long_n;j++)
if(data[min]>data[j])
min=j;
temp=data;
dat 42、a=data[min];
data[min]=temp;
if(long_n<=50)
{if(long_n<=50)
{printf("\n");
printf(" Select Sort\n");
printf(" %d times:\n",i);
printf(" ");
for(g=1;g<=long_n;g++)
printf("%d ",data[g]);
if(g==8) {printf("\n");printf(" ");}
}
getch(); }
}
}
void Quick_sort(int data[],int 43、 low,int high)
{int pivotloc;
if(long_n<=50)
{if(long_n<=50)
{if(h!=0)
{printf("\n");
printf(" Quick Sort\n");
printf(" %d times:\n",h);
printf(" ");
for(g=1;g<=long_n;g++)
printf("%d ",data[g]);
if(g==8) {printf("\n");printf(" ");}
}
getch();} } h++;
if(low 44、>{pivotloc=Partition(data,low,high);
Quick_sort(data,low,pivotloc-1);
Quick_sort(data,pivotloc+1,high);
if(long_n<=50)
{if(long_n<=50)
{printf("\n");
printf(" Quick Sort\n");
printf(" %d times:\n",h);
printf(" ");
h++;
for(g=1;g<=long_n;g++)
printf("%d ",data[g]);
if(g==8) {pr 45、intf("\n");printf(" ");}
}
getch();}
}
}
int Partition(int data[],int low,int high)
{int pivotkey;
data[0]=data[low];
pivotkey=data[low];
while(low 46、low;="" />data[high]=data[low];
}
data[low]=data[0];
return low;
}
void HeapAdjust(int data[],int s,int m)
{
int j,rc;
rc=data[s];
for(j=2*s;j<=m;j*=2)
{if(j 47、sort(int data[])
{int i,temp;
for(i=long_n/2;i>0;--i)
HeapAdjust(data,i,long_n);
for(i=long_n;i>1;--i)
{
if(long_n<=50)
{if(long_n<=50)
{printf("\n");
printf(" Heap Sort\n");
printf(" %d times:\n",h);
printf(" ");
h++;
for(g=1;g<=long_n;g++)
printf("%d ",data[g]);
if(g= 48、8) {printf("\n");printf(" ");}
}
getch();}
temp=data[1];
data[1]=data;
data=temp;
HeapAdjust(data,1,i-1);
}
}
main()
{int gdriver=DETECT,gmode;
int x,y,ch,y_pos,b_k,position,lon,wide,c_lon,c_wide,deltx,delty,middle,count,depth;
time_t start,end;
char *key="a";
char *key1;
49、struct number{
int left;
int top;
int right;
int bottom;
}number[6];
struct character{
int x;
int y;
char title[20];
}c_size[6];
strcpy(c_size[0].title,"Insert sort");
strcpy(c_size[1].title,"Bubble sort");
strcpy(c_size[2].title,"Select sort");
strcpy(c_size[3].title,"Qu 50、ick sort");
strcpy(c_size[4].title,"Heap sort");
strcpy(c_size[5].title,"Quit");
fp=fopen("sort.txt","w+");
while(1)
{textcolor(YELLOW);
clrscr();
gotoxy(20,10);
putch(218);
for(b_k=0;b_k<30;b_k++) putch(196);
putch(191);
for(b_k=0;b_k<2;b_k++)
{gotoxy(20,11+b_k);putch(179);






