如何在现代C中实现经典排序算法

冒泡法大家都较熟悉。其原理为从a[0]开始，依次将其和后面的元素比较,若a[0]>a[i]，则交换它们，一直比较到a[n]。同理对a[1],a[2],...a[n-1]处理，即完成排序。下面列出其代码：
void bubble(int *a,int n) /*定义两个参数：数组首地址与数组大小*/
{
int i,j,temp;
for(i=0;i<n-1;i++)
for(j=i+1;j<n;j++) /*注意循环的上下限*/
if(a[i]>a[j]) {
temp=a[i];
a[i]=a[j];
a[j]=temp;
}
}
冒泡法原理简单，但其缺点是交换次数多，效率低。
下面介绍一种源自冒泡法但更有效率的方法“选择法”。
（2）“选择法”
选择法循环过程与冒泡法一致，它还定义了记号k=i,然后依次把a[k]同后面元素比较，若a[k]>a[j],则使k=j.最后看看k=i是否还成立，不成立则交换a[k],a[i],这样就比冒泡法省下许多无用的交换，提高了效率。
void choise(int *a,int n)
{
int i,j,k,temp;
for(i=0;i<n-1;i++) {
k=i; /*给记号赋值*/
for(j=i+1;j<n;j++)
if(a[k]>a[j]) k=j; /*是k总是指向最小元素*/
if(i!=k) { /*当k!=i是才交换，否则a[i]即为最小*/
temp=a[i];
a[i]=a[k];
a[k]=temp;
}
}
}
选择法比冒泡法效率更高，但说到高效率，非“快速法”莫属，现在就让我们来了解它。
（3）“快速法”
快速法定义了三个参数，（数组首地址*a,要排序数组起始元素下标i,要排序数组结束元素下标j). 它首先选一个数组元素（一般为a[(i+j)/2],即中间元素）作为参照，把比它小的元素放到它的左边，比它大的放在右边。然后运用递归，在将它左，右两个子数组排序，最后完成整个数组的排序。下面分析其代码：
void quick(int *a,int i,int j)
{
int m,n,temp;
int k;
m=i;
n=j;
k=a[(i+j)/2]; /*选取的参照*/
do {
while(a[m]<k&&m<j) m++; /* 从左到右找比k大的元素*/
while(a[n]>k&&n>i) n--; /* 从右到左找比k小的元素*/
if(m<=n) { /*若找到且满足条件，则交换*/
temp=a[m];
a[m]=a[n];
a[n]=temp;
m++;
n--;
}
}while(m<=n);
if(m<j) quick(a,m,j); /*运用递归*/
if(n>i) quick(a,i,n);
}
（4）“插入法”
插入法是一种比较直观的排序方法。它首先把数组头两个元素排好序，再依次把后面的元素插入适当的位置。把数组元素插完也就完成了排序。
void insert(int *a,int n)
{
int i,j,temp;
for(i=1;i<n;i++) {
temp=a[i]; /*temp为要插入的元素*/
j=i-1;
while(j>=0&&temp<a[j]) { /*从a[i-1]开始找比a[i]小的数，同时把数组元素向后移*/
a[j+1]=a[j];
j--;
}
a[j+1]=temp; /*插入*/
}
}
（5）“shell法”
shell法是一个叫 shell 的美国人与1969年发明的。它首先把相距k(k>=1)的那几个元素排好序，再缩小k值（一般取其一半），再排序，直到k=1时完成排序。下面让我们来分析其代码：
void shell(int *a,int n)
{
int i,j,k,x;
k=n/2; /*间距值*/
while(k>=1) {
for(i=k;i<n;i++) {
x=a[i];
j=i-k;
while(j>=0&&x<a[j]) {
a[j+k]=a[j];
j-=k;
}
a[j+k]=x;
}
k/=2; /*缩小间距值*/
}
}
上面我们已经对几种排序法作了介绍，现在让我们写个主函数检验一下。
#include<stdio.h>
/*别偷懒，下面的"..."代表函数体，自己加上去哦。*/
void bubble(int *a,int n)
{
...
}
void choise(int *a,int n)
{
...
}
void quick(int *a,int i,int j)
{
...
}
void insert(int *a,int n)
{
...
}
void shell(int *a,int n)
{
...
}
/*为了打印方便，我们写一个print吧。*/[code]
void print(int *a,int n)
{
int i;
for(i=0;i<n;i++)
printf("%5d",a[i]);
printf("\n");
}
main()
{ /*为了公平，我们给每个函数定义一个相同数组*/
int a1[]={13,0,5,8,1,7,21,50,9,2};
int a2[]={13,0,5,8,1,7,21,50,9,2};
int a3[]={13,0,5,8,1,7,21,50,9,2};
int a4[]={13,0,5,8,1,7,21,50,9,2};
int a5[]={13,0,5,8,1,7,21,50,9,2};
printf("the original list:");
print(a1,10);
printf("according to bubble:");
bubble(a1,10);
print(a1,10);
printf("according to choise:");
choise(a2,10);
print(a2,10);
printf("according to quick:");
quick(a3,0,9);
print(a3,10);
printf("according to insert:");
insert(a4,10);
print(a4,10);
printf("according to shell:");
shell(a5,10);
print(a5,10);
}