1.非递归实现的快速排序算法。
第一步 首先要创建一个栈
typedef struct Stack//创建一个栈 { int* data;//存储栈中的元素的数组指针 int top;//栈顶元素在数组中的索引位置 int capacity;//栈的容量，即数组的大小 } ST;
第二步紧接着进行入栈，出栈，弹出栈顶元素，获取栈顶元素，判空，销栈等操作；
void STInit(ST* s)//入栈 { s->data = NULL; s->top = -1; s->capacity = 0; } void STPush(ST* s, int val)//出栈 { if (s->top == s->capacity - 1) { int newCapacity = s->capacity == 0 ? 4 : s->capacity * 2; int* newData = (int*)realloc(s->data, newCapacity * sizeof(int)); if (newData == NULL) { // 内存分配失败处理 return; } s->data = newData; s->capacity = newCapacity; } s->data[++s->top] = val; } void STPop(ST* s)//用于弹出栈顶元素，即将top的值减1，表示栈顶位置往下移动一位。 { if (s->top >= 0) --s->top; } int STTop(ST* s)//于取栈顶元素的值 { if (s->top >= 0) return s->data[s->top]; return -1; // 栈为空时的处理，这里返回-1表示栈为空 } int STEmpty(ST* s)//判断栈是否为空 { return s->top == -1; } void STDestroy(ST* s)//销毁栈 { free(s->data); s->data = NULL; s->top = -1; s->capacity = 0; }
第三步快速排序算法的分区
它的作用是将数组a的一部分元素进行分区，使得分区后的左边元素都小于或等于key，右边元素都大于或等于key。
int PartSort3(int* a, int left, int right) { int key = a[left]; while (left < right) { while (left < right && a[right] >= key) --right; a[left] = a[right]; while (left < right && a[left] <= key) ++left; a[right] = a[left]; } a[left] = key; return left; }
最后实现
下是该代码的具体实现步骤：
创建一个栈ST，并初始化为空。
将结束索引end和开始索引开始依次入栈ST。
进入循环，直到栈ST为空： a. 从栈ST中弹出两个索引，分别赋值给left和right。 b. 调用PartSort3函数，将数组a在[left， right]范围内进行三路划分，返回划分后的基准元素的索引keyi。 c. 如果left < keyi - 1，则将keyi - 1和left依次入栈ST，用于后续处理[left， keyi-1]范围内的子数组。 d. 如果keyi + 1 < right，则将right和keyi + 1依次入栈ST，用于后续处理[keyi+1， right]范围内的子数组。
循环结束后，销毁栈ST。
void QuickSortNonR(int* a, int begin, int end) { ST s; STInit(&s); STPush(&s, end); STPush(&s, begin); while (!STEmpty(&s)) { int left = STTop(&s); STPop(&s); int right = STTop(&s); STPop(&s); int keyi = PartSort3(a, left, right); // [left, keyi-1] keyi [keyi+1, right] if (left < keyi - 1) { STPush(&s, keyi - 1); STPush(&s, left); } if (keyi + 1 < right) { STPush(&s, right); STPush(&s, keyi + 1); } } STDestroy(&s); }
运行结果
2.非递归实现的归并排序算法
代码解析
首先使用malloc函数申请了一个临时数组tmp，用于存储排序过程中的中间结果。
定义了变量gap，初始值为1，代表待合并的两个子数组的长度。
使用while循环，当gap小于数组长度n时，进行合并操作。
在每次循环中，通过for循环将数组分成若干个长度为gap的子数组，每次有两个子数组进行合并。
定义四个变量begin1, end1, begin2, end2，分别表示第一个子数组的起始位置、结束位置，以及第二个子数组的起始位置、结束位置。
如果end1大于等于数组长度n，或者begin2大于等于数组长度n，说明已经没有需要合并的子数组了，跳出for循环。
如果end2大于等于数组长度n，将end2的值设置为n-1，保证不会数组越界。
使用while循环，将begin1和begin2所指向的元素进行比较，并将较小的元素赋值给tmp数组，然后移动指针。
如果begin1仍然小于等于end1，说明第一个子数组还有剩余元素，将剩余元素复制到tmp数组中。
如果begin2仍然小于等于end2，说明第二个子数组还有剩余元素，将剩余元素复制到tmp数组中。
使用memcpy函数将tmp数组中的数据复制回原数组a中。
每次合并完成后，将gap乘以2，继续下一轮合并。
最后使用free函数释放临时数组tmp的内存空间。
代码实现
void MergeSortNonR(int* a, int n) { int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * n); if (tmp == NULL) { perror("malloc fail"); return; } int gap = 1; while (gap < n) { for (size_t i = 0; i < n; i += 2 * gap) { int begin1 = i, end1 = i + gap - 1; int begin2 = i + gap, end2 = i + 2 * gap - 1; if (end1 >= n || begin2 >= n) { break; } if (end2 >= n) { end2 = n - 1; } int j = begin1; while (begin1 <= end1 && begin2 <= end2) { if (a[begin1] < a[begin2]) { tmp[j++] = a[begin1++]; } else { tmp[j++] = a[begin2++]; } } while (begin1 <= end1) { tmp[j++] = a[begin1++]; } while (begin2 <= end2) { tmp[j++] = a[begin2++]; } memcpy(a + i, tmp + i, sizeof(int) * (end2 - i + 1)); } gap *= 2; } free(tmp); }
运行结果
