1 内部排序

内部排序指的是带排序记录存放在计算机随机存储器中进行的排序过程。
如果按排序过程中依据的不同原则对内部排序方法进行分类，则大致可以分为插入排序、交换排序、选择排序、归并排序和基数排序等五类；如果按照内部排序过程中所需的工作量来区分，则可分为3类：[1] 简单的排序方法，其时间复杂度为 $O(n^2)$ ；[2] 先进的排序方法，其时间复杂度为 $O(nlogn)$ ；[3] 基数排序，其时间复杂度为 $O(d \bullet n)$ 。

通常，排序会涉及两种基本的操作：[1] 比较两个关键字大小；[2] 交换关键字位置。

1.1 插入排序

(1) 直接插入排序

这里写图片描述

C代码实现。

/* direct_insert.c
 * 直接插入排序（加循环测试条件） - 排整型数组元素示例（升序）
 * 2016.09.03
 */
#include <stdio.h>

void direct_insert(int *ar, unsigned len)
{
    int         v;
    unsigned    i, k;

    if (!ar || 2 > len) return;
    for (i = 1; i < len; ++i) {
        if (ar[i] < ar[i - 1]) {
            v       = ar[i];
            ar[i]   = ar[i - 1];
            for (k = i - 1; k > 0 && v < ar[k]; k--)
                ar[k]   = ar[k - 1];
            ar[k]   = v;
        }
    }
}

/* 简单测试direct_insert函数 */
/*
int main(void)
{
    int ar[] = {6, 5, 4, 3, 2, 1};
    int ar_len;
    int i;

    ar_len = sizeof(ar) / sizeof(ar[0]);
    direct_insert(ar, ar_len);

    for (i = 0; i < ar_len; i++)
        printf("%d ", ar[i]);
    printf("\n");
    return 0;
}
*/

(2) 希尔排序

09.04
这里写图片描述

/* shell_sort.c
 * shell排序简单实现 - 以整型数组升序为例
 * 2016.09.04
 */

#include <stdio.h>

/* 一次shell排序 */
void shell_sort_once(int *ar, unsigned ar_len, unsigned ic)
{
    int i, j;
    int v;

    for (i = ic; i < ar_len; ++i) { // 依次以ar[ic...len-1]中的一个元素为基点
        if (ar[i] < ar[i - ic]) {
            v   = ar[i];
            for (j = i - ic; j >= 0 && v < ar[j]; j -= ic) // 以ar[i]为基点，每隔ic个元素的为一组序列
                ar[j + ic] = ar[j];
            ar[j + ic]  = v;
        }
    }
}

/* 整个shell排序, 排序间隔最终要为1 */
void shell_sort_all(int *ar, unsigned ar_len, unsigned *ic, unsigned ic_len)
{
    int k;

    for (k = 0; k < ic_len; k++)
        shell_sort_once(ar, ar_len, ic[k]);
}

/* 简单测试 shell排序 */
int main(void)
{
    int i;
    int ar_len, ic_len;
    int ic[] = {5, 2, 1};
    int ar[] = {6, 5, 4, 3, 2, 1};

    ar_len  = sizeof(ar) / sizeof(ar[0]);
    ic_len  = sizeof(ic) / sizeof(ic[0]);
    shell_sort_all(ar, ar_len, ic, ic_len);

    for (i = 0; i < ar_len; ++i)
        printf("%d ", ar[i]);
    printf("\n");

    return 0;
}

1.2 快速排序

09.05
(1) 快速排序思想
这里写图片描述

/* general_quick_sort.c
 * 按照快速排序思想实现的常见的快速排序 - 以整型数组为例（升序）
 */

#include <stdio.h>

/* 一趟快速排序 */
int quick_sort_once(int *ar, int low, int high)
{
    int v;

    if (!ar) return;
    v   = ar[low]; // 可随机选择序列中的某一个元素来和ar[0]交换

    // 一次分割序列
    while (low < high) {
        // 将比v小的元素放置到v的前面
        while (low < high && ar[high] >= v) high--;
        ar[low]     = ar[high];

        // 将比v大的元素放到v的后面
        while (low < high && ar[low] <= v) low++;
        ar[high]    = ar[low];
    }
    ar[low] = v;

    return low;
}

/* 快速排序递归 */
void quick_sort_all(int *ar, int low, int high)
{
    int r_low;

    if (low < high) { //返回条件
        r_low   = quick_sort_once(ar, low, high);   // 分割序列
        quick_sort_all(ar, low, r_low - 1);         // 递归 - 优先小的序列
        quick_sort_all(ar, r_low + 1, high);
    }
}

/* 简单测试快速排序 */
int main(void)
{
    int i;
    int ar_len;
    int ar[] = {3, 4, 5, 6, 2, 1};

    ar_len = sizeof(ar) / sizeof(ar[0]);
    //quick_sort_once(ar, 0, ar_len - 1);
    quick_sort_all(ar, 0, ar_len - 1);

    for (i = 0; i < ar_len; i++)
        printf("%d ", ar[i]);
    printf("\n");
    return 0;
}