Learn-Algorithms/6 Sort/insert_sort.c

#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "time.h"

// 插入排序
void insert_sort(int *a,int length){

    int tmp ;
    int i,j;
    for (i = 1; i < length; ++i)
    {
            
        for ( tmp=a[i],j=i-1 ; j>=0 && a[j] > tmp ; j--)
        {
            a[j+1]=a[j];
        }
        // j+1是插入的位置
        a[j+1]=tmp;

    }

}


// 选择排序

void select_sort(int *a,int length){

    int min_index,tmp;
    int j;

    for (int i = 0; i < length; ++i)
    {
        for (j = i+1 ,min_index=i; j < length; ++j)// 不能写成for (int j = i+1 ,min_index=i; j < length; ++j)
        {
            if (a[min_index]>a[j])
                {
                    min_index=j;
                }    
        }        

        //min_index是最小的元素的index
        if (min_index!=i)
        {
            tmp=a[i];
            a[i]=a[min_index];
            a[min_index]=tmp;
            
        }
        
    }

}


// 冒泡排序

void bubble_sort(int *a, int length){

    int tmp ;

    for (int i = 0; i < length-1; ++i) // 第i轮排序
    {
        for (int j = 0; j < length-i; ++j) 
        {
            if (a[j] > a[j+1])
            {
                tmp = a[j];
                a[j] = a[j+1];
                a[j+1] = tmp;
            }
        }

    }

}


// 快速排序

// 挖坑填数，2边向中间扫描
int partion(int *a, int start,int end){

    int i=start,j=end;
    int tmp = a[i]; // 这里要做越界检查

    while(i<j){

        // 从后向前扫描，找到第一个小于tmp的值，来填a[i]
        while(i<j && a[j]>=tmp){
            j--;
        }    
        if (i<j)//找到了,这时候a[j]为坑    
        {    
            a[i++] = a[j];    
        }

        // 从左向右扫描，找一个大于 tmp的 数， 去填坑a[j]
        while(i<j && a[i]<tmp){
            i++;
        }
        if (i<j)
        {
            a[j++]=a[i];
        }

    }

    //扫描完成后，i==j
    a[i]=tmp;

    return i;
}

void quicksort(int *a, int left, int right){

    if (left<right)//加上这个，不然有死循环，造成堆栈溢出
    {
        int i = partion(a,left,right);
        quicksort(a,left,i-1); 
        quicksort(a,i+1,right);
    }
}


// 堆排序

void heap_swop(int *a,int *b){

    *a = *a + *b;
    *b = *a - *b;
    *a = *a - *b;
}



//自顶向下调整
void heap_public_adjust(int *a,int parent,int length){

    // 三个数里取最大的一个  a[i],a[2i+1],a[2i+2],跟a[i]交换；然后是 a[(i-1)/2],a[i],a[i+1] .. 一直到a[0]
        int max = parent * 2 + 1;    
        while(max < length){
            //三个数里取最大的一个  a[tmp],a[2tmp+1],a[2tmp+2] 
            if (max + 1 < length && a[max] < a[max + 1])// left < right
            {
                max++;
            }

            // 和最大孩子比
            if (a[parent] >= a[max])// parent > parent >= max(left, right)
            {
                break;
            }
            else
            {
                heap_swop(&a[parent],&a[max]);
                parent = max; //继续向下, 比对, 交换, 保证所有树 父节点 >= 子节点
                max = 2 * parent + 1;
            }

        }

}


// 从第一个非叶子节点a[(length-2)/2]，开始做调整, 跟自己的子节点比较，把最大的孩子换上来就是创建最大堆，
//反之，把最小的孩子换上来就是创建最小堆 一直到a[0]
void heap_build(int *a,int length){

    
    for (int i = (length-2)/2; i >=0 ; --i)
    {
        // 三个数里取最大的一个  a[i],a[2i+1],a[2i+2],跟a[i]交换；然后是 a[(i-1)/2],a[i],a[i+1] .. 一直到a[0]
        heap_public_adjust(a,i,length);
    
    }    

}

// 自顶向下调整
void heap_adjust(int *a,int length){

    heap_public_adjust(a,0,length); //对0号调整
}


void heap_sort(int *a, int length){

    // 建立堆 大根堆，递增排序
    heap_build(a,length);

    for (int i = length-1; i >0; --i)
    {
        //交换
        heap_swop(&a[0],&a[i]);
        //调整
        heap_adjust(a,i);
    }

}



// 归并排序

// 合并2个有序数组,分配一个临时空间，装a，b的结果，最后，将合并结果拷贝到数组A，是否临时空间
void merge_array(int *a,int size_a,int *b, int size_b){


    int *tmp = malloc( (size_a+size_b)*sizeof(int) );
    int i,j,k;
    i=j=k=0;

    while(i<size_a && j<size_b){

        tmp[k++] = (a[i]>b[j])?b[j++]:a[i++];
    }

    while(i<size_a){

        tmp[k++]=a[i++];
    }

    while(j<size_b){

        tmp[k++]=b[j++];
    }

    for (int p = 0; p < k; ++p)
    {
        a[p] = tmp[p];
    }

    free(tmp);

}


void merge_sort(int *a, int length){


    if (length>1)
    {
        
        merge_sort(a,length/2);
        merge_sort(a+length/2,length-length/2);

        merge_array(a,length/2,a+length/2,length-length/2);
    }



}


///////////////////////////////////////////////


#define Max_Number 5000

int main(){

    //int a[] = {4,87,2,32,5,2,9,49,49,23,45,2,41};
    //准备5000个数
    int a[Max_Number];
    for (int i = 0; i < Max_Number; ++i)
    {
        a[i]=rand()%Max_Number;
    }

    clock_t start,finish;

    

    start = clock();
    //merge_sort(a,sizeof(a)/sizeof(int));    // 0.002s,可以看到，归并排序还是很快的
    heap_sort(a,sizeof(a)/sizeof(int));  //
    //quicksort(a,0,sizeof(a)/sizeof(int)-1); // 0.01s
    //insert_sort(a,sizeof(a)/sizeof(int));  //  3.85s
    //select_sort(a,sizeof(a)/sizeof(int));   // 5.3s
    //bubble_sort(a,sizeof(a)/sizeof(int));    // 12.5s
    finish = clock();

    printf("after sort:\n");
    for (int i = 0; i < sizeof(a)/sizeof(int); ++i)
    {
        printf("  %d  ",a[i]);
    }
    printf("time eclipse: %.6f sec\n", (double)(finish-start)/CLOCKS_PER_SEC); // CLOCKS_PER_SEC 1000 clock()是毫秒

    return 0;
}