この記事では、Cを使用して、ブーブレソート、選択ソート、挿入ソート、マージソートの4つのソートアルゴリズムを実装します。
この記事は、4つのソートアルゴリズムを説明するアニメーションの続きです。4つのソートアルゴリズムについてよくわからない場合は、振り返ることができます。
コードを最初に置きます：
#include <stdio.h>
// Prints all the elements in an array on one line.
void print_array(int array[], int n,int m)
{
for(int i = m; i < n; i++)
{
printf("%i ", array[i]);
}
printf("\n");
}
// Sorts array in place using bubble sort - optimizes to end if there are no swaps
void bubble_sort(int array[], int n)
{
// cycle through array
for(int k = 0; k < n - 1; k++)
{
// optimize; check if there are no swaps
int swaps = 0;
// swap adjacent elements if out of order
for(int i = 0; i < n - 1 - k; i++)
{
if (array[i] > array[i + 1])
{
int temp = array[i + 1];
array[i + 1] = array[i];
array[i] = temp;
swaps++;
print_array(array,n,0);
}
}
if (!swaps)
break;
}
}
// Sorts array in place using selection sort
void selection_sort(int array[], int size)
{
// iterate over array
for(int i = 0; i < size - 1; i++)
{
// smallest element and its position in sorted array
int smallest = array[i];
int position = i;
// unsorted part of array
for(int k = i + 1; k < size; k++)
{
// find the next smallest element
if (array[k] < smallest)
{
smallest = array[k];
position = k;
}
}
// swap
int temp = array[i];
array[i] = smallest;
array[position] = temp;
print_array(array,size,0);
}
}
// Sorts array in place using insertion sort
void insertion_sort(int array[], int size)
{
// iterate through unsorted part of array from l->r
for(int i = 1; i < size; i++)
{
// define the start of the sorted array
int j = i - 1;
// specify the next element to sort
int to_sort = array[i];
// iterate through sorted part of array from r->l
// figure out where in sorted portion to_sort should go
while(j >= 0 && to_sort < array[j])
{
// shift sorted elements rightward
array[j + 1] = array[j];
j--;
}
// insert element into sorted portion of array
array[j + 1] = to_sort;
print_array(array,size,0);
}
}
// function to sort the subsection a[i .. j] of the array a[]
void merge_sort(int i, int j, int a[], int aux[]) {
if (j <= i) {
return; // the subsection is empty or a single element
}
int mid = (i + j) / 2;
// left sub-array is a[i .. mid]
// right sub-array is a[mid + 1 .. j]
printf("begin sort: ");
print_array(a,j+1,i);
merge_sort(i, mid, a, aux); // sort the left sub-array recursively
merge_sort(mid + 1, j, a, aux); // sort the right sub-array recursively
int pointer_left = i; // pointer_left points to the beginning of the left sub-array
int pointer_right = mid + 1; // pointer_right points to the beginning of the right sub-array
int k; // k is the loop counter
// we loop from i to j to fill each element of the final merged array
for (k = i; k <= j; k++) {
if (pointer_left == mid + 1) { // left pointer has reached the limit
aux[k] = a[pointer_right];
pointer_right++;
} else if (pointer_right == j + 1) { // right pointer has reached the limit
aux[k] = a[pointer_left];
pointer_left++;
} else if (a[pointer_left] < a[pointer_right]) { // pointer left points to smaller element
aux[k] = a[pointer_left];
pointer_left++;
} else { // pointer right points to smaller element
aux[k] = a[pointer_right];
pointer_right++;
}
}
for (k = i; k <= j; k++) { // copy the elements from aux[] to a[]
a[k] = aux[k];
}
printf("after merge: ");
print_array(a,j+1,i);
}
int main(int argc, char *argv[])
{
int size = 8;
char flag='b';
int nums[] = {6,5,3,1,8,7,2,4};
int aux[size];
printf("begin :");
print_array(nums, size,0);
// get parameter from command line
if(argc>1)
{
flag=argv[1][0];
}
else
printf("usage: sort1 b(bubble)|s(seleccction)|i(insertion)|m(merge\n");
if(flag=='b')
{
// bubble sort
printf("Bubble sort\n");
bubble_sort(nums, size);
}
else if (flag=='s')
{
// selection sort
printf("Selection sort\n");
selection_sort(nums, size);
}
else if(flag=='i')
{
// insertion sort
printf("Insertion sort\n");
insertion_sort(nums, size);
}
else if(flag=='m')
{
// merge sort
printf("Merge sort\n");
merge_sort( 0, size - 1,nums,aux);
}
else
printf("only option b,s,i,m\n");
printf("end: ");
print_array(nums, size,0);
}4つのアルゴリズムは、それぞれ4つの関数で実装されます。
プログラムはパラメータを使用して実行されます。たとえば、プログラム名はsort1です。
次に、sort1 bがバブルで並べ替えられ、sort1mがマージで並べ替えられますsort1sが選択で並べ替えられますsort1iが挿入されますsort
プログラムの実行結果は次のとおりです。
〜/ $ ./sort1 mが
開始：6 5 3 1 8 7 2 4
マージソート
のソート開始：6 5 3 1 8 7 2 4
ソート開始：6 5 3 1
6 5：ソート開始
マージ後：5 6
ソート始めます。 3 1
マージ後：1 3
マージ後：1 3 5 6
ソート開始：8 7 2 4
ソート開始：8 7
マージ後：7 8
ソート開始：2 4
マージ後：2 4
マージ後：2 4
78マージ後：1 2 3 4 5 6 7 8
終了：1 2 3 4 5 6 7
8〜 / $ ./sort1 b
開始：6 5 3 1 8 7 24
バブルソート
5 6 3 1 8 7 2 4
5 3 6 1 8 7 2 4
5 3 1 6 8 7 2 4
5 3 1 6 7 8 2 4
5 3 1 6 7 2 8 4
5 3 1 6 7 2 4 8
3 5 1 6 7 2 4 8
3 1 5 6 7 2 4 8
3 1 5 6 2 7 4 8
3 1 5 6 2 4 7 8
1 3 5 6 2 4 7 8
1 3 5 2 6 4 7 8
1 3 5 2 4 6 7 8
1 3 2 5 4 6 7 8
1 3 2 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8
終了：1 2 3 4 5 6 7
8〜 / $ ./sort1 s
開始：6 5 3 1 8 7 24
選択ソート
15 3 6 8 7 2 4
1 2 3 6 8 7 5 4
1 2 3 6 8 7 5 4
1 2 3 4 8 7 5 6
1 2 3 4 5 7 8 6
1 2 3 4 5 6 8 7
1 2 3 4 5 6 7 8
終了：1 2 3 4 5 6 7 8
〜/ $ ./sort1 i
begin：6 5 3 1 8 7 24
挿入ソート56
3 1 8 7 2 4
3 5 6 1 8 7 2 4
1 3 5 6 8 7 2 4
1 3 5 6 8 7 2 4
1 3 5 6 7 8 2 4
1 2 3 5 6 7 8 4
1 2 3 4 5 6 7 8
終了：1 2 3 4 5 6 7
8〜 / $
アルゴリズム関数の中で、マージアルゴリズムはもう少し複雑な場合があり、再帰関数が使用されます。途中から2種類に分けて、マージします。
マージループには、4つのケースがあります。
router_left == mid + 1：左側は空です、
router_right == j + 1：右側は空です
a [pointer_left] <a [pointer_right]：左側の最初<右側の最初
左側の1番目> =右側の1番目
主な機能がわからないと感じた場合は、上記の主な機能を次の主な機能に置き換えることができます。
int main(int argc, char *argv[])
{
int size = 8;
char flag='b';
int nums[] = {6,5,3,1,8,7,2,4};
int aux[size];
print_array(nums, size,0);
// bubble sort
//bubble_sort(nums, size);
// selection sort
//selection_sort(nums, size);
// insertion sort
//insertion_sort(nums, size);
// merge sort
merge_sort( 0, size - 1,nums,aux);
print_array(nums, size,0);
}このとき、main関数はmain関数であり、コードではマージアルゴリズムのみが呼び出されます。アルゴリズムを変更する場合は、彼の呼び出しをコメントアウトして、必要なアルゴリズムの呼び出しを変更します。実行結果は上記と同じです。
アルゴリズムでは、プロセスを反映するために表示文を追加し、理解できればコメントアウトすることもできます。
紹介は以上です。