c语言中如何给数组排序

C语言中如何给数组排序：使用冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序等方法。快速排序是一种高效的排序算法，适用于大规模数据的排序。

一、冒泡排序

冒泡排序是一种简单且直观的排序算法。它重复地遍历要排序的数组，一次比较两个元素，如果它们的顺序错误就交换它们。遍历数组的工作是重复进行的，直到没有需要交换的元素为止，这样数组就变得有序了。

实现步骤

1. 从第一个元素开始，依次比较相邻的两个元素。
2. 如果前一个元素大于后一个元素，则交换它们的位置。
3. 依次对每一对相邻元素进行比较，直至最后一个元素。
4. 重复以上步骤，直到整个数组有序。

示例代码

#include <stdio.h>

void bubbleSort(int arr[], int n) {
    int i, j, temp;
    for (i = 0; i < n-1; i++) {
        for (j = 0; j < n-i-1; j++) {
            if (arr[j] > arr[j+1]) {
                temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j+1];
                arr[j+1] = temp;
            }
        }
    }
}
int main() {
    int arr[] = {64, 25, 12, 22, 11};
    int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    bubbleSort(arr, n);
    printf("Sorted array: n");
    for (int i=0; i < n; i++)
        printf("%d ", arr[i]);
    return 0;
}

二、选择排序

选择排序是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是反复地从未排序的部分中选择最小的元素，然后把它放在已排序部分的末尾。

实现步骤

1. 从未排序部分中选取最小的元素。
2. 将最小元素放到已排序部分的末尾。
3. 重复上述步骤，直到所有元素都已排序。

示例代码

#include <stdio.h>

void selectionSort(int arr[], int n) {
    int i, j, min_idx, temp;
    for (i = 0; i < n-1; i++) {
        min_idx = i;
        for (j = i+1; j < n; j++)
            if (arr[j] < arr[min_idx])
                min_idx = j;
        temp = arr[min_idx];
        arr[min_idx] = arr[i];
        arr[i] = temp;
    }
}
int main() {
    int arr[] = {64, 25, 12, 22, 11};
    int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    selectionSort(arr, n);
    printf("Sorted array: n");
    for (int i=0; i < n; i++)
        printf("%d ", arr[i]);
    return 0;
}

三、插入排序

插入排序是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是通过构建有序序列，对于未排序数据，在已排序序列中从后向前扫描，找到相应位置并插入。

实现步骤

1. 从第一个元素开始，该元素认为已经被排序。
2. 取出下一个元素，在已经排序的元素序列中从后向前扫描。
3. 如果该元素（已排序）大于新元素，将该元素移到下一位置。
4. 重复步骤3，直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置。
5. 将新元素插入到该位置中。
6. 重复步骤2~5。

示例代码

#include <stdio.h>

void insertionSort(int arr[], int n) {
    int i, key, j;
    for (i = 1; i < n; i++) {
        key = arr[i];
        j = i - 1;
        while (j >= 0 && arr[j] > key) {
            arr[j + 1] = arr[j];
            j = j - 1;
        }
        arr[j + 1] = key;
    }
}
int main() {
    int arr[] = {64, 25, 12, 22, 11};
    int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    insertionSort(arr, n);
    printf("Sorted array: n");
    for (int i=0; i < n; i++)
        printf("%d ", arr[i]);
    return 0;
}

四、快速排序

快速排序是一种分治算法，它通过选择一个基准元素，将数组分成两部分，一部分比基准元素小，另一部分比基准元素大，然后递归地对这两部分进行排序。

实现步骤

1. 选择一个基准元素。
2. 将所有小于基准元素的数移到基准元素的左边，将所有大于基准元素的数移到基准元素的右边。
3. 递归地对基准元素左边和右边的子数组进行快速排序。

示例代码

#include <stdio.h>

void swap(int* a, int* b) {
    int t = *a;
    *a = *b;
    *b = t;
}
int partition (int arr[], int low, int high) {
    int pivot = arr[high];
    int i = (low - 1);
    for (int j = low; j <= high-1; j++) {
        if (arr[j] < pivot) {
            i++;
            swap(&arr[i], &arr[j]);
        }
    }
    swap(&arr[i + 1], &arr[high]);
    return (i + 1);
}
void quickSort(int arr[], int low, int high) {
    if (low < high) {
        int pi = partition(arr, low, high);
        quickSort(arr, low, pi - 1);
        quickSort(arr, pi + 1, high);
    }
}
int main() {
    int arr[] = {64, 25, 12, 22, 11};
    int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    quickSort(arr, 0, n-1);
    printf("Sorted array: n");
    for (int i=0; i < n; i++)
        printf("%d ", arr[i]);
    return 0;
}

五、归并排序

归并排序是一种基于分治法的排序算法。它将数组分成两个子数组，分别对这两个子数组进行排序，然后将它们合并成一个有序的数组。

实现步骤

1. 将数组分成两个子数组。
2. 对每个子数组进行排序。
3. 合并两个有序的子数组。

示例代码

#include <stdio.h>

void merge(int arr[], int l, int m, int r) {
    int i, j, k;
    int n1 = m - l + 1;
    int n2 = r - m;
    int L[n1], R[n2];
    for (i = 0; i < n1; i++)
        L[i] = arr[l + i];
    for (j = 0; j < n2; j++)
        R[j] = arr[m + 1+ j];
    i = 0;
    j = 0;
    k = l;
    while (i < n1 && j < n2) {
        if (L[i] <= R[j]) {
            arr[k] = L[i];
            i++;
        } else {
            arr[k] = R[j];
            j++;
        }
        k++;
    }
    while (i < n1) {
        arr[k] = L[i];
        i++;
        k++;
    }
    while (j < n2) {
        arr[k] = R[j];
        j++;
        k++;
    }
}
void mergeSort(int arr[], int l, int r) {
    if (l < r) {
        int m = l+(r-l)/2;
        mergeSort(arr, l, m);
        mergeSort(arr, m+1, r);
        merge(arr, l, m, r);
    }
}
int main() {
    int arr[] = {64, 25, 12, 22, 11};
    int arr_size = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    mergeSort(arr, 0, arr_size - 1);
    printf("Sorted array: n");
    for (int i=0; i < arr_size; i++)
        printf("%d ", arr[i]);
    return 0;
}

六、堆排序

堆排序是一种基于堆这种数据结构的排序算法。它是选择排序的一种，整体时间复杂度为O(n log n)。

实现步骤

1. 将数组构造成一个大顶堆。
2. 将堆顶元素（最大值）与最后一个元素交换，然后将剩下的元素重新构造成一个大顶堆。
3. 重复步骤2，直到所有元素都已排序。

示例代码

#include <stdio.h>

void heapify(int arr[], int n, int i) {
    int largest = i;
    int l = 2*i + 1;
    int r = 2*i + 2;
    if (l < n && arr[l] > arr[largest])
        largest = l;
    if (r < n && arr[r] > arr[largest])
        largest = r;
    if (largest != i) {
        int swap = arr[i];
        arr[i] = arr[largest];
        arr[largest] = swap;
        heapify(arr, n, largest);
    }
}
void heapSort(int arr[], int n) {
    for (int i = n / 2 - 1; i >= 0; i--)
        heapify(arr, n, i);
    for (int i = n-1; i >= 0; i--) {
        int temp = arr[0];
        arr[0] = arr[i];
        arr[i] = temp;
        heapify(arr, i, 0);
    }
}
int main() {
    int arr[] = {64, 25, 12, 22, 11};
    int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    heapSort(arr, n);
    printf("Sorted array: n");
    for (int i=0; i < n; i++)
        printf("%d ", arr[i]);
    return 0;
}

七、桶排序

桶排序是基于分布的排序算法。它将数组元素分布到一组有限数量的桶中，每个桶内的元素再单独排序，最后依次将桶内元素合并成一个有序数组。

实现步骤

1. 创建若干个空桶。
2. 遍历输入数据，并将数据一个一个放到对应的桶中。
3. 对每个非空桶进行排序。
4. 依次取出每个桶中的数据，合并成一个有序数组。

示例代码

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>
#define BUCKET_SIZE 10
void bucketSort(float arr[], int n) {
    int i, j;
    int count[BUCKET_SIZE];
    float buckets[BUCKET_SIZE][n];
    for (i = 0; i < BUCKET_SIZE; i++)
        count[i] = 0;
    for (i = 0; i < n; i++) {
        int bucketIndex = (int)(BUCKET_SIZE * arr[i]);
        buckets[bucketIndex][count[bucketIndex]++] = arr[i];
    }
    for (i = 0; i < BUCKET_SIZE; i++) {
        if (count[i] > 0) {
            for (j = 1; j < count[i]; j++) {
                float key = buckets[i][j];
                int k = j - 1;
                while (k >= 0 && buckets[i][k] > key) {
                    buckets[i][k + 1] = buckets[i][k];
                    k--;
                }
                buckets[i][k + 1] = key;
            }
        }
    }
    int index = 0;
    for (i = 0; i < BUCKET_SIZE; i++) {
        for (j = 0; j < count[i]; j++) {
            arr[index++] = buckets[i][j];
        }
    }
}
int main() {
    float arr[] = {0.897, 0.565, 0.656, 0.1234, 0.665, 0.3434};
    int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    bucketSort(arr, n);
    printf("Sorted array: n");
    for (int i=0; i < n; i++)
        printf("%f ", arr[i]);
    return 0;
}

八、基数排序

基数排序是一种非比较型整数排序算法。它依赖于键值的每位数字，通过多次分配和收集过程，最终将数组排序。

实现步骤

1. 按照个位、十位、百位等逐位对数组元素排序。
2. 使用稳定的排序算法（如计数排序）进行排序。

示例代码

#include <stdio.h>

int getMax(int arr[], int n) {
    int mx = arr[0];
    for (int i = 1; i < n; i++)
        if (arr[i] > mx)
            mx = arr[i];
    return mx;
}
void countSort(int arr[], int n, int exp) {
    int output[n];
    int i, count[10] = {0};
    for (i = 0; i < n; i++)
        count[(arr[i] / exp) % 10]++;
    for (i = 1; i < 10; i++)
        count[i] += count[i - 1];
    for (i = n - 1; i >= 0; i--) {
        output[count[(arr[i] / exp) % 10] - 1] = arr[i];
        count[(arr[i] / exp) % 10]--;
    }
    for (i = 0; i < n; i++)
        arr[i] = output[i];
}
void radixSort(int arr[], int n) {
    int m = getMax(arr, n);
    for (int exp = 1; m / exp > 0; exp *= 10)
        countSort(arr, n, exp);
}
int main() {
    int arr[] = {170, 45, 75, 90, 802, 24, 2, 66};
    int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    radixSort(arr, n);
    printf("Sorted array: n");
    for (int i=0; i < n; i++)
        printf("%d ", arr[i]);
    return 0;
}

九、总结

在C语言中，数组排序的方法有很多，每种方法有其适用的场景和优缺点。快速排序是一种高效的排序算法，适用于大规模数据的排序，但在最坏情况下的时间复杂度是O(n^2)。归并排序和堆排序在最坏情况下的时间复杂度是O(n log n)，适合处理大规模数据。桶排序和基数排序适用于特定情况下的排序问题，可以实现线性时间复杂度。选择合适的排序算法，可以提高程序的运行效率和性能。

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相关问答FAQs：

1. 如何使用C语言对数组进行排序？

C语言提供了多种排序算法，常见的有冒泡排序、插入排序、选择排序、快速排序等。你可以根据实际需求选择合适的排序算法来对数组进行排序。以下是一个使用快速排序算法对数组进行排序的示例代码：

#include <stdio.h>

void swap(int* a, int* b) {
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

int partition(int arr[], int low, int high) {
    int pivot = arr[high];
    int i = (low - 1);

    for (int j = low; j <= high - 1; j++) {
        if (arr[j] < pivot) {
            i++;
            swap(&arr[i], &arr[j]);
        }
    }
    swap(&arr[i + 1], &arr[high]);
    return (i + 1);
}

void quickSort(int arr[], int low, int high) {
    if (low < high) {
        int pi = partition(arr, low, high);

        quickSort(arr, low, pi - 1);
        quickSort(arr, pi + 1, high);
    }
}

int main() {
    int arr[] = { 64, 34, 25, 12, 22, 11, 90 };
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

    quickSort(arr, 0, n - 1);

    printf("Sorted array: n");
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    return 0;
}

2. 如何在C语言中按照降序对数组进行排序？

如果你想按照降序对数组进行排序，可以在排序算法中修改比较的逻辑。例如，在快速排序算法中，可以将比较的判断条件改为arr[j] > pivot，这样就可以按照降序进行排序。

3. 如何在C语言中对数组中的字符串进行排序？

如果你需要对数组中的字符串进行排序，可以使用C语言中的字符串比较函数strcmp来进行比较。以下是一个使用冒泡排序算法对字符串数组进行排序的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

void swap(char* a, char* b) {
    char temp[100];
    strcpy(temp, a);
    strcpy(a, b);
    strcpy(b, temp);
}

void bubbleSort(char arr[][100], int n) {
    for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
        for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {
            if (strcmp(arr[j], arr[j + 1]) > 0) {
                swap(arr[j], arr[j + 1]);
            }
        }
    }
}

int main() {
    char arr[][100] = { "orange", "apple", "banana", "grape" };
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

    bubbleSort(arr, n);

    printf("Sorted array: n");
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%sn", arr[i]);
    }
    return 0;
}

以上是对数组进行排序的一些常见问题的解答，希望对你有帮助！