排序算法总结

排序算法总结

直接插入排序

基本思想：将一个值插入到已经排好序中的相应位置。

    void InsertSort(std::vector<int>& arr) {
        for (size_t i = 1; i < arr.size(); i++) {
            if (arr[i] < arr[i-1]) {
                size_t k = i;
                int val = arr[k]; //保存下自己
                arr[k] = arr[i-1];//向后移一位
                while (val < arr[k-1] && k > 0) {
                    arr[k] = arr[k-1];
                    k--;
                }
                arr[k] = val;
                printArray(i, arr);
            }
        }
    }

冒泡排序

基本思想：两两比较相邻纪录的关键字，如果是反序的则进行交换。

// 普通排序
    void BubbleSort(std::vector<int>& arr) {
        size_t len = arr.size();
        for (size_t i = 0; i < len; i++) {
            //内层的每一次循环，都会将最大的数推向数组高层，也就是说i代表了高层中已经排好序的个数
            for (int j = 1; j < len-i; j++) {
                if (arr[j-1] > arr[j]) { //两两比较
                    std::swap(arr[j-1], arr[j]);
                }
            }

            printArray(i, arr);
        }
    }

    // 设置标记位，如果一次循环中没有移位，那么则表明接下来的值的顺序已经排好了
    void BubbleSort2(std::vector<int>& arr) {
        size_t len = arr.size();

        bool flag = true;
        size_t k = len;
        while (flag) {
            flag = false;
            for (int j = 1; j < k; j++) {
                if (arr[j-1] > arr[j]) {
                    std::swap(arr[j-1], arr[j]);
                    flag = true;
                }
            }
            k --;
        }
    }

    // 设置上次移动的位置，表明上次之前的位置已经拍好了序，接下来只需要排上次位置之前的即可
    void BubbleSort3(std::vector<int>& arr) {
        size_t len = arr.size();
        size_t flag = len;
        while (flag > 0) {
            size_t k =  flag;
            flag = 0;
            for (size_t j = 1; j < k; j++) {
                if (arr[j-1] > arr[j]) { //两两比较
                    std::swap(arr[j-1], arr[j]);
                    flag = j;
                }
            }
        }
    }

    // 双向冒泡排序，在之前的排序中，每次的内层循环只能找出一个最大值或者最小值
    // 现在双向排序后同时找出一个最大值和最小值
    void BubbleSort4(std::vector<int>& arr) {
        size_t low = 0, high = arr.size() - 1;

        while (low < high) {
            for (size_t i = low; i < high; i++) {
                if (arr[i] > arr[i + 1]) {
                    std::swap(arr[i], arr[i + 1]);
                }
            }
            high--;
            for (size_t i = high; i > low; i--) {
                if (arr[i - 1] > arr[i]) {
                    std::swap(arr[i - 1], arr[i]);
                }
            }
            low++;
        }
    }

简单选择排序

基本思想：从一个数组中选择一个最小（或者最大）的值和第一个位置进行交换，接着选择次的值和第二个位置交换，以此类推。

void SelectSort(std::vector<int>& arr) {
        // 每次从指定的数组间隔中选择一个最小的
        auto selectMin = [&](size_t start) {
            size_t k = start;
            for (size_t i = start+1; i < arr.size(); i++) {
                if (arr[i] < arr[k]) {
                    k = i;
                }
            }
            std::cout << "min:" << arr[k] << std::endl;
            return k;
        };

        size_t len = arr.size();
        for (size_t i = 0; i < len; i++) {
            size_t idx = selectMin(i);
            if (idx != i) {
                std::swap(arr[idx], arr[i]);
            }
            printArray(i, arr);
        }
    }

快速排序

基本思想：

1. 选择一个基准元素，通常选择第一个或者最后一个元素；
2. 通过一趟排序将待排序的纪录分割成两个部分，其中一个部分比基准元素的值都小，另一个部分比基准元素都要大；
3. 此时基准元素在排好序的正确位置；
4. 然后分别对这两部分用同样的方法进行排序，直到整个序列都有序；

int partition(std::vector<int>& arr, int low, int high) {
        int key = arr[low];
        while (low < high) {
            while (low < high && arr[high] >= key) {
                high--;
            }
            std::swap(arr[low], arr[high]);
            while (low < high && arr[low] <= arr[high]) {
                low++;
            }
            std::swap(arr[low], arr[high]);
        }
        printArray(0, arr);
        return low;
    }

    void QuickSort(std::vector<int>& arr, int low, int high) {
        if (low < high) {
            int key = partition(arr, low, high);
            QuickSort(arr, low, key);
            QuickSort(arr, key+1, high);
        }
    }

    void printArray(size_t idx, const std::vector<int>& arr) {
        if (arr.empty()) {
            std::cout << "没有数据" << std::endl;
            return ;
        }
        std::cout << "第" << idx + 1 << "趟：";
        for (int i = 0; i < arr.size(); i++) {
            std::cout << arr[i] << " ";
        }
        std::cout << std::endl;
    }
    

堆排序

基本思想：首先创建最小堆，在取出堆顶的元素之后进行调整堆，将对堆顶移到数组后面从而实现删除的意思，使其依旧是一个最小堆，直到堆中的元素都取完。

void buidlHeap(std::vector<int>& arr) {
        int len = arr.size();
        // 这里根据父亲结点（最多为数组一半的位置）进行调整
        for (int idx = len/2; idx >= 0; idx--) {
            adjustHeap(arr, idx, len);
        }
    }

    // heapsize是用来控制堆的大小
    void adjustHeap(std::vector<int>& arr, int idx, int heapsize) {
        int left_idx = idx * 2 + 1, right_idx = left_idx+1;

        int min_idx = idx;
        // 找结点idx中左子结点和右子结点较小的
        if (left_idx < heapsize && arr[idx] > arr[left_idx]) {
            min_idx = left_idx;
        }

        if (right_idx < heapsize && arr[min_idx] > arr[right_idx]) {
            min_idx = right_idx;
        }

        if (min_idx != idx) {
            std::swap(arr[min_idx], arr[idx]);
            adjustHeap(arr, min_idx, heapsize);
        }
    }

    void HeapSort(std::vector<int>& arr) {
        buidlHeap(arr);
        printArray(0, arr);
        int len = arr.size();
        // 每次取出堆顶后，把堆顶置换到后面，通过heapsize删除该元素
        for (int i = len-1; i >= 0; i--) {
            std::cout << arr[0] << std::endl;
            std::swap(arr[0], arr[i]);
            adjustHeap(arr, 0, i);
        }
    }

打印数组

void printArray(size_t idx, const std::vector<int>& arr) {
        if (arr.empty()) {
            std::cout << "没有数据" << std::endl;
            return ;
        }
        std::cout << "第" << idx + 1 << "趟：";
        for (int i = 0; i < arr.size(); i++) {
            std::cout << arr[i] << " ";
        }
        std::cout << std::endl;
    }

比较