C++中几种排序算法的实现
其实问题很简单：随机生成100个数，编写以下4种排序算法对其从小到大排序。
- 冒泡排序
- 快速排序
- 希尔排序
- 堆排序
- 归并排序
以下内容主要包括算法实现。
- 补充内容
概念内容：
#include<iostream>：主要功能是处理输入输出流。
（具体参考：https://baike.baidu.com/item/iostream/2850567?fr=aladdin）
#include<cstdlib>：集成了一些常用的函数。
（具体参考：http://blog.csdn.net/xiao229404041/article/details/6721192）
#include<ctime>：把日期和时间转换为字符串。
（具体参考：http://blog.csdn.net/l773575310/article/details/53258230）
namespace：与作用域相关，主要用于命名空间。
（具体参考：http://blog.csdn.net/yao_zhuang/article/details/1853625）
- 冒泡排序
算法理解：（具体参考：https://www.cnblogs.com/kkun/archive/2011/11/23/2260280.html）
代码实现：
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
using namespace std;
//Swap-交换
template<class T>
void Swap(T &a,T &b)
{
T tmp=a;
a=b;
b=tmp;
}
//BubbleSorting Small->Large
template<class T>
void BubbleSorting(T A[])
{
for(int i=99;i>0;i--)//Times-外循环，n-1次
{
int flag=0;//引入flag,稍作性能提升
for(int j=0;j<99;j++)
{
if(A[j]>A[j+1])
{
Swap(A[j],A[j+1]);
flag=1;
}
}
if(!flag)break;
}
}
int main()
{
clock_t start_time = clock();
srand(unsigned(time(NULL)));
const int min=-100;
const int max= 100;
int A[200];
for(int i=0;i<100;i++){A[i]=rand()%(max-min+1)+min;}//Generate 100 random figures
cout<<"The random numbers are:"<<endl;
for(int i=0;i<100;i++){cout<<A[i]<<"\t";}//Output the disordered numbers
cout<<endl;
cout<<"The ordered numbers are:"<<endl;
BubbleSorting(A);//Bubble Sorting
for(int i=0;i<100;i++){cout<<A[i]<<"\t";}//Output the disordered numbers
cout<<endl;
cout << "The elapsed time is:" << double(clock() - start_time) << 's' << endl;
return 0;
}
- 快速排序
算法理解：（具体参考：https://www.cnblogs.com/MOBIN/p/4681369.html）
代码实现：
#include<iostream>
#include<cstdlib>
#include<ctime>
using namespace std;
//交换
template<class T>
void Swap(T &a,T &b)
{
T tmp=a;
a=b;
b=tmp;
}
//划分
template<class T>
int Partion(T elem[],int low,int high)
{
while(low<high)//这里无需“=”即可
{
while(low<high&&elem[low]<=elem[high])high--;
Swap(elem[low],elem[high]);
while(low<high&&elem[low]<=elem[high])low++;
Swap(elem[low],elem[high]);
}
return low;
}
//递归
template<class T>
void Help(T elem[],int low,int high)
{
if(low<high)
{
int KeyPoint=Partion(elem,low,high);
Help(elem,low,KeyPoint-1);
Help(elem,KeyPoint+1,high);
}
}
template<class T>
void QuickSort(T elem[],int n)
{
Help(elem,0,n-1);
}
int main()
{
clock_t start_time=clock();
srand(unsigned(time(NULL)));
const int min=-100;
const int max= 100;
int A[200];
cout<<"The random numbers are:"<<endl;
for(int i=0;i<100;i++)A[i]=rand()%(max-min+1)+min;
for(int i=0;i<100;i++)cout<<A[i]<<"\t";
cout<<endl;
cout<<"The ordered numbers are:"<<endl;
QuickSort(A,100);
for(int i=0;i<100;i++)cout<<A[i]<<"\t";
cout<<endl;
cout<<"The elapsed time is "<< double(clock()-start_time) <<'s'<<endl;
}
- 希尔排序
算法理解：
（具体参考：https://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3597597.html）
代码实现：
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
using namespace std;
template<class T>
void ShellInsert(T elem[],int n,int incr)//incr代表间距
{
for(int i=incr;i<n;i++)
{
T xp=elem[i];
int j;
for(j=i-incr;j>=0&&elem[j]<xp;j-=incr)//注意这里是xp,若写elem[i],数值容易被覆盖，导致错误排序。
{
elem[j+incr]=elem[j];
}
elem[j+incr]=xp;
}
}
template<class T>
void ShellSorting(T elem[],int n,int inc[],int t)
{
for(int k=0;k<t;k++)
{
ShellInsert(elem,n,inc[k]);
}
}
int main()
{
clock_t start_time=clock();
srand(unsigned(time(NULL)));
const int min=-300;
const int max= 300;
int A[100];
int inc[10];
int num=100;
for(int i=0;i<6;i++)
{
num=num/2;
inc[i]=num;
}
cout<<"The random numbers are:"<<endl;
for(int i=0;i<100;i++)A[i]=rand()%(max-min+1)+min;
for(int i=0;i<100;i++)cout<<A[i]<<"\t";
cout<<endl;
cout<<"The ordered numbers are:"<<endl;
ShellSorting(A,100,inc,6);
for(int i=0;i<100;i++)cout<<A[i]<<"\t";
cout<<endl;
cout<<"The elapsed time is: "<<double(clock()-start_time)<<'s'<<endl;
return 0;
}
- 堆排序
算法理解：
（具体参考：https://www.cnblogs.com/jingmoxukong/p/4303826.html）
代码实现：
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
using namespace std;
//Swap
void Swap(int &a,int &b){
int tmp=a;
a=b;
b=tmp;
}
//Adjust the big node
void AdjustHelp(int A[],int low,int high){//调整堆
for(int p=low,i=low*2+1;i<=high;i=i*2+1){
if(i<high&&A[i]<A[i+1])i++;
if(A[p]>A[i])break;
Swap(A[p],A[i]);
p=i;
}
}
//HeapSort Algorithm
void HeapSort(int A[],int n){
for(int i=(n-2)/2;i>=0;i--){//写入堆
AdjustHelp(A,i,n-1);
}
for(int i=n-1;i>0;i--){//排序
Swap(A[i],A[0]);
AdjustHelp(A,0,i-1);
}
}
int main()
{
clock_t start_time = clock();
int A[100];
const int min=-99;
const int max=99;
srand(unsigned(time(NULL)));
cout << "The previous numbers are:" << endl;
for(int i=0;i<100;i++)A[i]=rand()%(max-min+1)+min;
for(int i=0;i<100;i++)cout<<A[i]<<"\t";
cout << endl;
cout << "The current numbers are:"<<endl;
HeapSort(A,100);
for(int i=0;i<100;i++)cout<<A[i]<<"\t";
cout << endl;
cout << "The elapsed time is: " << double(clock()-start_time)<<"s"<<endl;
return 0;
}
- 归并排序
算法理解：
（具体参考：http://blog.csdn.net/yuehailin/article/details/68961304）
代码实现：
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
using namespace std;
void Merge(int elem[],int tmp[],int low,int mid,int high){
int i=low,j=mid+1;
int m=mid,n=high;
int k=low;
while(i<=m&&j<=n){
if(elem[i]<elem[j]){
tmp[k++]=elem[i++];
}
else
tmp[k++]=elem[j++];
}
while(i<=m)tmp[k++]=elem[i++];
while(j<=n)tmp[k++]=elem[j++];
for(i=low;i<=high;i++){
elem[i]=tmp[i];
}
}
//
void Help(int elem[],int tmp[],int low,int high){
if(low<high){
int mid=(low+high)/2;
Help(elem, tmp, low, mid);
Help(elem,tmp,mid+1,high);
Merge(elem, tmp, low, mid, high);
}
}
//
void MergeSort(int elem[],int n){
int *p=new int[n];
Help(elem,p,0,n-1);
delete[] p;
}
int main() {
// insert code here...
clock_t start_time=clock();
srand(unsigned(time(NULL)));
int A[100];
const int min=1;
const int max=100;
cout<<"The previous numbers are:"<<endl;
for(int i=0;i<100;i++)A[i]=rand()%(max-min+1)+min;
for(int i=0;i<100;i++)cout<<A[i]<<"\t";
cout<<endl;
cout<<"The current numbers are:"<<endl;
MergeSort(A,100);
for(int i=0;i<100;i++)cout<<A[i]<<"\t";
cout<<endl;
cout<<"The elapsed time is: "<<double(clock()-start_time)<<"s"<<endl;
cout<<endl;
return 0;
}以上均经过调试正确，代码仅供参考。
第一次修订时间：2017.12.26
第二次修订时间：2017.12.31（添加归并排序，内容并作部分修改）
