本文内容
本文主要对选择、插入、冒泡、希尔四个排序进行介绍以及C++代码实现，其中希尔排序稍难，其余三个原理较为简单。
什么是选择排序
选择排序就是每次从无序序列中选择无序序列的最大(小)的元素，与无序部分的最后一个(第一个)进行互换位置，这样使得每趟排序都能确定一个元素的绝对位置，执行n次后，得到一个完全有序的序列。图片演示如下：
注意，图片中的思路是每次选择无序序列的最小元素，与无序部分的的一个互换位置，代码实现中是选择的最大元素的方法。
选择排序代码实现
#include <iostream>
#include <vector>
#include <random>
using namespace std;
/*
思想:每次循环 找到最大的元素 然后把最后一个位置的元素和它的值交换 然后把要排序的数组缩短一个
*/
void SelectSort(vector<int>&datas) {
int len = datas.size();
for (int i = 0; i < len-1; i++)//只需排len-1个最大的元素 剩下的一个自然就是最小的
{
int max = 0;
for (int j = 0; j < len-i; j++)
{
if (datas[max]<datas[j])
{
max = j;
}
}
int tmp = 0;
tmp = datas[ len - i - 1];
datas[len - i - 1] = datas[ max];
datas[max] = tmp;
}
}
int main()
{
// C++ 11 的random库
random_device rd;
mt19937 gen(rd());
uniform_int_distribution<> dist(1, 200);
vector<int>a(10);
int len = a.size();
for (int i = 0; i < len; i++)
{
a[i] = dist(gen);
}
cout << "before sort:" << endl;
for (int i = 0; i < len; i++)
{
cout << a[i] << "\t";
}
cout << endl;
SelectSort(a);
cout << "after sort:" << endl;
for (int i = 0; i < len; i++)
{
cout << a[i] << "\t";
}
cout << endl;
system("pause");
return 0;
}
什么是插入排序
从字面上理解，插入排序就是将一个数据插入到其本应存在的地方。具体思路如下：我们将数组分为两部分：前部分为完全有序的序列，后部分为无序的序列；每趟排序开始，选择无序序列中的第一个元素，从后往前插入到有序的序列中，n趟下来，数组就完全有序了。图片演示如下：
插入排序代码实现
#include <iostream>
#include <vector>
#include <random>
using namespace std;
void InsertSort(vector<int>&datas)
{
int len = datas.size();
//细节 由于只含有一个元素的序列是天然有序的 所以我们只需要进行 n-1 次排序就行了
for (size_t i = 0; i < len -1; i++)
{
int current = datas[i + 1];
int preIndex = i;
//这部分对应动图中的元素后移操作
while (preIndex>=0&&datas[preIndex]>current)
{
datas[preIndex + 1] = datas[preIndex];
preIndex--;
}
//这里对应移动所有元素后的插入操作
datas[preIndex + 1] = current;
}
}
int main()
{
// C++ 11 的random库
random_device rd;
mt19937 gen(rd());
uniform_int_distribution<> dist(1, 200);
vector<int>a(10);
int len = a.size();
for (int i = 0; i < len; i++)
{
a[i] = dist(gen);
}
cout << "before sort:" << endl;
for (int i = 0; i < len; i++)
{
cout << a[i] << "\t";
}
cout << endl;
InsertSort(a);
cout << "after sort:" << endl;
for (int i = 0; i < len; i++)
{
cout << a[i] << "\t";
}
cout << endl;
system("pause");
return 0;
}
什么是希尔排序
希尔排序是插入排序的简化版，通过插入排序的算法我们可以发现，每次在找元素插入的位置时，会进行大量的数据交换以及判断，这是一个限制，希尔排序就能很好的减少这些交换次数，简单理解便是：通过增量序列对待排序序列分组，在分组之间进行交换，这样做的好处是，通过分组间的交换更快使得数组变得有序，即更小的元素能更快的被换到它实际的位置上去，同时减少了判断和交换。
希尔排序代码实现
#include <iostream>
#include <vector>
#include <random>
using namespace std;
void ShellSort(vector<int>& datas)
{
int len = datas.size();
int temp, gap = len / 2;
while (gap > 0)
{
for (int i = gap; i < len; i++)
{
temp = datas[i];
int preIndex = i - gap;
while (preIndex >= 0 && datas[preIndex] > temp)
{
datas[preIndex + gap] = datas[preIndex];
preIndex -= gap;
}
datas[preIndex + gap] = temp;
}
gap /= 2;
}
}
int main()
{
// C++ 11 的random库
random_device rd;
mt19937 gen(rd());
uniform_int_distribution<> dist(1, 200);
vector<int>a(10);
int len = a.size();
for (int i = 0; i < len; i++)
{
a[i] = dist(gen);
}
cout << "before sort:" << endl;
for (int i = 0; i < len; i++)
{
cout << a[i] << "\t";
}
cout << endl;
ShellSort(a);
cout << "after sort:" << endl;
for (int i = 0; i < len; i++)
{
cout << a[i] << "\t";
}
cout << endl;
system("pause");
return 0;
}
什么是冒泡排序
冒泡排序的排序原理也是十分巧妙的，它的思想如下：两个相邻元素进行比较，较大(小)者放后面(前)，那么可以确定的是，对整个序列进行一次这个操作，最大的元素必定移动到了数组最后一位。因此也需要将数组分成两个部分：前部分为无序的序列，后部分为有序的序列，每次操作使得无序序列长度-1，将其最大的元素放到有序序列中，同时有序序列长度+1，进行n-1次，数组就完全有序了。
思考：是否真的需要n-1次？当某一趟排序过程中，没有元素进行交换，就意味着无序序列中不存在逆序的情况(否则必定会换的)，所以可以设置标志位来实现，若没交换排序就直接结束了。
冒泡排序代码实现
#include <iostream>
#include <vector>
#include <random>
using namespace std;
void BubbleSort(vector<int>& datas)
{
int len = datas.size();
for (int i = 0; i < len - 1; i++)
{
bool flag = false;
for (int j = 0; j < len - 1 - i; j++)
{
if (datas[j + 1] < datas[j])
{
int temp = datas[j + 1];
datas[j + 1] = datas[j];
datas[j] = temp;
flag = true;
}
}
//没交换直接结束
if (!flag) return;
}
}
int main()
{
// C++ 11 的random库
random_device rd;
mt19937 gen(rd());
uniform_int_distribution<> dist(1, 200);
vector<int>a(10);
int len = a.size();
for (int i = 0; i < len; i++)
{
a[i] = dist(gen);
}
cout << "before sort:" << endl;
for (int i = 0; i < len; i++)
{
cout << a[i] << "\t";
}
cout << endl;
BubbleSort(a);
cout << "after sort:" << endl;
for (int i = 0; i < len; i++)
{
cout << a[i] << "\t";
}
cout << endl;
system("pause");
return 0;
}
下篇文章将介绍一些更为巧妙的排序，若本文对大家有用，就请关注点赞支持一下呗~