「C系列」C 排序算法
文章目录
- 一、C 排序算法
- 二、C 排序算法-应用场景
- 1. 冒泡排序(Bubble Sort)
- 2. 选择排序(Selection Sort)
- 3. 插入排序(Insertion Sort)
- 4. 快速排序(Quick Sort)
- 5. 归并排序(Merge Sort)
- 三、相关链接
一、C 排序算法
在C语言中,有多种排序算法可以实现,每种算法都有其特点和适用场景。以下是一些常见的排序算法及其在C语言中的简要描述:
- 冒泡排序(Bubble Sort)
冒泡排序是一种简单的排序算法,它重复地遍历要排序的数列,一次比较两个元素,如果他们的顺序错误就把他们交换过来。遍历数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换,也就是说该数列已经排序完成。
void bubbleSort(int arr[], int n) {for (int i = 0; i < n-1; i++) {for (int j = 0; j < n-i-1; j++) {if (arr[j] > arr[j+1]) {// 交换 arr[j] 和 arr[j+1]int temp = arr[j];arr[j] = arr[j+1];arr[j+1] = temp;}}}
}
- 选择排序(Selection Sort)
选择排序是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是首先在未排序序列中找到最小(或最大)元素,存放到排序序列的起始位置,然后,再从剩余未排序元素中继续寻找最小(或最大)元素,然后放到已排序序列的末尾。以此类推,直到所有元素均排序完毕。
void selectionSort(int arr[], int n) {for (int i = 0; i < n-1; i++) {int min_idx = i;for (int j = i+1; j < n; j++) {if (arr[j] < arr[min_idx]) {min_idx = j;}}// 交换 arr[i] 和 arr[min_idx]int temp = arr[i];arr[i] = arr[min_idx];arr[min_idx] = temp;}
}
- 插入排序(Insertion Sort)
插入排序的工作原理是通过构建有序序列,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 insertionSort(int arr[], int n) {for (int i = 1; i < n; i++) {int key = arr[i];int j = i-1;while (j >= 0 && arr[j] > key) {arr[j+1] = arr[j];j = j-1;}arr[j+1] = key;}
}
- 快速排序(Quick Sort)
快速排序是一种高效的排序算法,它采用分而治之的策略。通过一趟排序将待排记录分隔成独立的两部分,其中一部分记录的关键字均比另一部分的关键字小,则可分别对这两部分记录继续进行排序,以达到整个序列有序。
// 快速排序的完整实现较为复杂,这里仅提供基本框架
void quickSort(int arr[], int left, int right) {// ... 实现快速排序的代码 ...
}
- 归并排序(Merge Sort)
归并排序是建立在归并操作上的一种有效的排序算法。该算法是采用分治法(Divide and Conquer)的一个非常典型的应用。将已有序的子序列合并,得到完全有序的序列;即先使每个子序列有序,再使子序列段间有序。若将两个有序表合并成一个有序表,称为2-路归并。
// 归并排序的完整实现也较为复杂,这里仅提供基本框架
void mergeSort(int arr[], int left, int right) {// ... 实现归并排序的代码 ...
}
二、C 排序算法-应用场景
C语言中的排序算法在多种场景下都有广泛的应用,包括但不限于数据库管理、图像处理、金融交易等领域,以及需要对数据进行分类或排序的各类应用场景。以下是对几种常见排序算法的应用场景及案例的归纳:
1. 冒泡排序(Bubble Sort)
应用场景:
- 教学和初学者练习:由于冒泡排序的实现简单易懂,即使没有学习过算法的人也可以很快地掌握其基本思想和实现方法,因此在教学或初学者练习等场合中,冒泡排序依然是一个不错的选择。
- 接近有序的数据排序:当待排序数组已经接近有序时,冒泡排序的时间复杂度会降低到O(n),这时它的性能甚至可能比高级排序算法还要好。
案例:
- 考试成绩排序:对于一个小规模的学生考试成绩数组,可以使用冒泡排序进行排序,以便快速查看学生的成绩排名。
2. 选择排序(Selection Sort)
应用场景:
- 数据规模较小或内存限制严格的场景:由于选择排序的空间复杂度较低(O(1)),且实现简单,因此适用于数据规模较小或内存限制严格的场景。
- 需要保持相同元素相对位置的场景:选择排序是稳定的排序算法,因此在需要保持相同元素相对位置的场景中,如排序字符串或结构体数组时,选择排序也是一个不错的选择。
案例:
- 链表排序:由于链表数据结构的特点,选择排序在链表排序中具有较好的性能表现。例如,可以将链表中的节点按照某个键值进行排序。
3. 插入排序(Insertion Sort)
应用场景:
- 小规模数据或已接近有序的数据排序:对于小规模数据或者已经接近有序的数据,插入排序的效率会更高。此外,由于插入排序只需要使用常数级别的额外空间,因此它是一种稳定的排序算法。
- 排序链表等特殊场景:在排序链表等特殊场景中,插入排序也具有较好的性能表现。
案例:
- 手牌排序:在扑克牌游戏中,对于玩家手中的牌进行排序时,可以使用插入排序算法,因为牌的数量通常不会太大,且已接近有序(按照花色和点数排序)。
4. 快速排序(Quick Sort)
应用场景:
- 大规模数据排序:快速排序是处理大规模数据的常用算法之一,其平均时间复杂度为O(nlogn),在实际应用中表现出色。
- 多种数据结构和类型排序:快速排序不仅适用于数组排序,还可以方便地扩展到其他数据结构和类型(如链表、结构体等)的排序。
案例:
- 数据库查询优化:在数据库查询优化中,经常需要对查询结果进行排序。对于大规模数据查询结果,可以使用快速排序算法进行快速排序,提高查询效率。
5. 归并排序(Merge Sort)
应用场景:
- 外部排序和链表排序:归并排序在处理外部排序(即数据存储在磁盘等外部存储介质上)和链表排序时表现出色。它可以将数据分成小块进行独立排序,然后再将有序的小块合并成一个大的有序序列。
- 需要稳定排序的场景:归并排序是稳定的排序算法,在需要保持相同元素相对位置的场景中表现出色。
案例:
- 文件排序:对于存储在文件中的大量数据进行排序时,可以使用归并排序算法。首先将数据分成多个小块并分别排序,然后将有序的小块合并成一个大的有序文件。
三、相关链接
- Visual Studio Code下载地址
- Sublime Text下载地址
- 「C系列」C 简介
- 「C系列」C 基本语法
- 「C系列」C 数据类型
- 「C系列」C 变量及常见问题梳理
- 「C系列」C 常量
- 「C系列」C 存储类
- 「C系列」C 运算符
- 「C系列」C 判断/循环
- 「C系列」C 函数
- 「C系列」C 作用域规则
- 「C系列」C 数组
- 「C系列」C enum(枚举)
- 「C系列」C 指针及其应用案例
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