c语言中如何按大小排序

在C语言中按大小排序的方法主要有：冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序。 其中，快速排序是一种效率较高的排序算法，适合处理大规模的数据。下面将详细介绍如何使用快速排序实现数组的排序。

一、冒泡排序

冒泡排序是一种简单的排序算法，它重复地走访过要排序的数列，一次比较两个元素，如果它们的顺序错误就把它们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。冒泡排序的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端。

冒泡排序的实现

#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;
            }
        }
    }
}
void printArray(int arr[], int size) {
    int i;
    for (i = 0; i < size; i++)
        printf("%d ", arr[i]);
    printf("n");
}
int main() {
    int arr[] = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};
    int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    bubbleSort(arr, n);
    printf("Sorted array: n");
    printArray(arr, n);
    return 0;
}

二、选择排序

选择排序是一种简单直观的排序算法。它的工作原理如下：首先在未排序序列中找到最小（大）元素，存放到排序序列的起始位置，然后，再从剩余未排序元素中继续寻找最小（大）元素，然后放到已排序序列的末尾。以此类推，直到所有元素均排序完毕。

选择排序的实现

#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;
    }
}
void printArray(int arr[], int size) {
    int i;
    for (i = 0; i < size; i++)
        printf("%d ", arr[i]);
    printf("n");
}
int main() {
    int arr[] = {64, 25, 12, 22, 11};
    int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    selectionSort(arr, n);
    printf("Sorted array: n");
    printArray(arr, n);
    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。插入排序在实现上，通常采用in-place排序（即只需用到O(1)的额外空间的排序），因而在从后向前扫描过程中，需要反复把已排序元素逐步向后挪位，为最新元素提供插入空间。

插入排序的实现

#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;
    }
}
void printArray(int arr[], int size) {
    int i;
    for (i = 0; i < size; i++)
        printf("%d ", arr[i]);
    printf("n");
}
int main() {
    int arr[] = {12, 11, 13, 5, 6};
    int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    insertionSort(arr, n);
    printf("Sorted array: n");
    printArray(arr, n);
    return 0;
}

四、快速排序

快速排序是由东尼·霍尔所发展的一种排序算法。在平均状况下，排序n个元素要O(n log n)次比较。在最坏状况下则需要O(n^2)次比较，但这种状况并不常见。事实上，快速排序通常明显比其他O(n log n)算法更快，因为它的内部循环（inner loop）可以在大部分的架构上很有效率地被实现出来。

快速排序的实现

#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);
    }
}
void printArray(int arr[], int size) {
    int i;
    for (i = 0; i < size; i++)
        printf("%d ", arr[i]);
    printf("n");
}
int main() {
    int arr[] = {10, 7, 8, 9, 1, 5};
    int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    quickSort(arr, 0, n-1);
    printf("Sorted array: n");
    printArray(arr, n);
    return 0;
}

五、排序算法的比较

在选择排序算法时，需要考虑各种因素，包括数据规模、数据分布、算法的复杂度等。以下是几种常见排序算法的比较：

冒泡排序：适合小规模数据的排序，时间复杂度为O(n^2)，空间复杂度为O(1)。
选择排序：适合小规模数据的排序，时间复杂度为O(n^2)，空间复杂度为O(1)。
插入排序：适合小规模数据的排序，特别是数据基本有序时，时间复杂度为O(n^2)，空间复杂度为O(1)。
快速排序：适合大规模数据的排序，平均时间复杂度为O(n log n)，最坏时间复杂度为O(n^2)，空间复杂度为O(log n)。

总结来说，快速排序通常是处理大规模数据时的首选，而插入排序则适合处理小规模且基本有序的数据。根据实际情况选择合适的排序算法，可以显著提高程序的运行效率。