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c语言如何给数组按照大小排序

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c语言如何给数组按照大小排序

C语言给数组按照大小排序的方法有多种，包括冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序和归并排序等。本文将详细介绍这些排序算法，并提供相应的C语言代码示例。重点将放在快速排序的实现和优化上，因为它在多数情况下是效率较高的排序算法。

一、冒泡排序

冒泡排序是一种简单、直观的排序算法。它重复地遍历待排序的数列，每次比较相邻的两个元素，如果顺序错误则交换它们。这个过程会持续进行，直到没有需要交换的元素为止。

冒泡排序的实现

#include <stdio.h>


void bubbleSort(int arr[], int n) {


    for (int i = 0; i < n-1; i++) {


        for (int j = 0; j < n-i-1; j++) {


            if (arr[j] > arr[j+1]) {


                int temp = arr[j];


                arr[j] = arr[j+1];


                arr[j+1] = temp;


            }


        }


    }


}


void printArray(int arr[], int size) {


    for (int 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的排序算法。它的工作原理是每一次从待排序的数据元素中选出最小（或最大）的一个元素，存放在序列的起始位置，直到全部待排序的数据元素排完。

选择排序的实现

#include <stdio.h>


void selectionSort(int arr[], int n) {


    for (int i = 0; i < n-1; i++) {


        int min_idx = i;


        for (int j = i+1; j < n; j++)


            if (arr[j] < arr[min_idx])


                min_idx = j;


        int temp = arr[min_idx];


        arr[min_idx] = arr[i];


        arr[i] = temp;


    }


}


void printArray(int arr[], int size) {


    for (int 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。

插入排序的实现

#include <stdio.h>


void insertionSort(int arr[], int n) {


    for (int i = 1; i < n; i++) {


        int key = arr[i];


        int 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) {


    for (int 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

快速排序是一种分而治之的排序算法。它的基本思想是通过一个枢轴元素将数组分成两部分，左边的部分小于枢轴元素，右边的部分大于枢轴元素，然后递归地对这两部分进行快速排序。

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) {


    for (int 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;


}

快速排序的优化

快速排序虽然在多数情况下表现优越，但在最坏情况下（例如，输入数组已经有序）可能退化为O(n^2)的复杂度。为了改善这种情况，可以采用如下优化策略：

  1. 三数取中法选择枢轴： 即选择首、中、尾三个元素的中值作为枢轴，减少数组已经有序时的退化情况。
  2. 小数组采用插入排序： 对于小规模数组，快速排序的递归开销较大，因此可以在数组规模较小时改用插入排序。

#include <stdio.h>


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


    int t = *a;


    *a = *b;


    *b = t;


}


int medianOfThree(int arr[], int low, int high) {


    int mid = low + (high - low) / 2;


    if (arr[low] > arr[mid])


        swap(&arr[low], &arr[mid]);


    if (arr[low] > arr[high])


        swap(&arr[low], &arr[high]);


    if (arr[mid] > arr[high])


        swap(&arr[mid], &arr[high]);


    swap(&arr[mid], &arr[high - 1]);


    return arr[high - 1];


}


int partition (int arr[], int low, int high) {


    int pivot = medianOfThree(arr, low, high);


    int i = low;


    int j = high - 1;


    while (1) {


        while (arr[++i] < pivot);


        while (arr[--j] > pivot);


        if (i < j)


            swap(&arr[i], &arr[j]);


        else


            break;


    }


    swap(&arr[i], &arr[high - 1]);


    return i;


}


void insertionSort(int arr[], int low, int high) {


    for (int i = low + 1; i <= high; i++) {


        int key = arr[i];


        int j = i - 1;


        while (j >= low && arr[j] > key) {


            arr[j + 1] = arr[j];


            j = j - 1;


        }


        arr[j + 1] = key;


    }


}


void quickSort(int arr[], int low, int high) {


    if (low + 10 <= high) {


        int pi = partition(arr, low, high);


        quickSort(arr, low, pi - 1);


        quickSort(arr, pi + 1, high);


    } else {


        insertionSort(arr, low, high);


    }


}


void printArray(int arr[], int size) {


    for (int 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、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，分别进行排序，然后将排好序的子数组合并成一个有序数组。

归并排序的实现

#include <stdio.h>


#include <stdlib.h>


void merge(int arr[], int l, int m, int r) {


    int n1 = m - l + 1;


    int n2 = r - m;


    int L[n1], R[n2];


    for (int i = 0; i < n1; i++)


        L[i] = arr[l + i];


    for (int j = 0; j < n2; j++)


        R[j] = arr[m + 1 + j];


    int i = 0;


    int j = 0;


    int 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);


    }


}


void printArray(int arr[], int size) {


    for (int i=0; i < size; i++)


        printf("%d ", arr[i]);


    printf("n");


}


int main() {


    int arr[] = {12, 11, 13, 5, 6, 7};


    int arr_size = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);


    printf("Given array is n");


    printArray(arr, arr_size);


    mergeSort(arr, 0, arr_size - 1);


    printf("nSorted array is n");


    printArray(arr, arr_size);


    return 0;


}

六、总结

在C语言中给数组按照大小排序的方法有很多，每种方法有其特定的应用场景和优势。冒泡排序、选择排序和插入排序较为简单，适用于小规模数组；快速排序和归并排序则适用于大规模数组，具有较高的效率。对于需要实现高性能排序的场景，推荐使用快速排序并结合适当的优化策略，如三数取中法和小数组插入排序。

在实际项目管理中，推荐使用研发项目管理系统PingCode和通用项目管理软件Worktile来管理和跟踪项目进度，确保高效的开发流程和项目交付。

相关问答FAQs：

1. 如何使用C语言给数组按照大小排序？

在C语言中，可以使用不同的排序算法来对数组进行排序，其中最常见的排序算法是冒泡排序、选择排序和插入排序。这些算法可以按照从小到大或从大到小的顺序对数组进行排序。

2. C语言中如何使用冒泡排序对数组进行排序？

冒泡排序是一种简单但效率较低的排序算法。它通过比较相邻的元素并交换它们的位置来排序数组。具体步骤如下：

  • 从数组的第一个元素开始，依次比较相邻的两个元素。
  • 如果前一个元素大于后一个元素，则交换它们的位置。
  • 继续比较下一对相邻元素，直到最后一个元素。
  • 重复上述步骤，每次循环将最大的元素冒泡到数组的末尾。
  • 重复以上步骤，直到整个数组排序完成。

3. 如何使用C语言给数组按照大小排序并输出结果？

以下是一个使用冒泡排序算法对数组按照从小到大排序的示例代码：

#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, 34, 25, 12, 22, 11, 90};
   int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
   bubbleSort(arr, n);
   printf("排序后的数组：");
   for (int i=0; i < n; i++) {
       printf("%d ", arr[i]);
   }
   return 0;
}

运行上述代码后，将会输出排序后的数组结果：11 12 22 25 34 64 90。

原创文章，作者：Edit2，如若转载，请注明出处：https://docs.pingcode.com/baike/1061279

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