c++常用排序算法（c++排序算法库）

C++可实现各种排序算法类，比如直接插入排序、折半插入排序、Shell排序、归并排序、简单选择排序、基数排序、对data数组中的元素进行希尔排序、冒泡排序、递归实现、堆排序、用数组实现的基数排序等。

具体代码如下：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 #ifndef SORT_H #define SORT_H #include <iostream> #include <queue> using namespace std; // 1.直接插入排序 template<class ElemType> void InsertSort(ElemType data[], int n); // 2.折半插入排序 template<class ElemType> void BInsertSort(ElemType data[], int n); // 3.Shell排序 // 对data数组中的元素进行希尔排序，n为该数组大小 // increments为增量序列，incrementsLength为增量序列的大小 template<class ElemType> void ShellSort(ElemType data[],int increments[], int n, int incrementsLength); // 1.Bubble Sort template<class ElemType> void BubbleSort(ElemType data[], int n); // 2.快速排序 template<class ElemType> void QuickSort(ElemType data[], int n); ////////////////// // Merge Sort ////////////////// // 归并排序 template<class ElemType> void MergeSort(ElemType data[],int n); template<class ElemType> void MergeSortNonRecursion(ElemType data[], int n); ////////////////// // Selection sort ////////////////// // 简单选择排序 template<class ElemType> void SelectionSort(ElemType data[], int n); // 堆排序 template<class ElemType> void HeapSort(ElemType data[],int n); /////////////// // Radix Sort /////////////// // 静态链表结点 const int DIGITS = 10; const int RADIX = 10; class SLList; ostream& operator<<(ostream& os, SLList &s);// 由于VC++6.0使用using namespace std对于友元不支持 // 故在类SLList之前做前向声明 // 若使用其他C++编译器，这两句可删去 // 静态链表static linked list // [0]：头结点 class SLList { struct Node { int key[DIGITS]; int info; int next; }; friend ostream& operator<<(ostream& os, SLList &s); public: SLList():data(NULL),length(0){}; ~SLList(); void Arrange(); void Init(int arr[],int n); void RadixSort(); private: void Distribute( int[], int[], int); void Collection( int[], int[], int); Node *data; int length; }; // 基数排序 void RadixSort(int data[], int n); //void RadixSort(SLList&); /////////////// // util /////////////// template<class ElemType> void Swap( ElemType& a, ElemType& b) { ElemType c = a; a = b; b = c; } int init(int** data); template<class ElemType> void print(ElemType data[],int begin,int end); // 直接插入排序,数组data用于存放待排序元素，n为待排序元素个数 template<class ElemType> void InsertSort(ElemType data[], int n) { ElemType tmp; int i, j; for (i = 1; i < n; i++){ if ( data[i] > data[i - 1]) continue; tmp = data[i]; // 保存待插入的元素 data[i] = data[i - 1]; for ( j = i - 1; j > 0 && data[j - 1] > tmp;j--) data[j] = data[j - 1]; // 元素后移 data[j] = tmp; // 插入到正确位置 } } // 折半插入排序 template<class ElemType> void BInsertSort(ElemType data[], int n) { ElemType tmp; int i, j, mid, low, high; for (i = 1; i < n; i++){ tmp = data[i]; // 保存待插入的元素 low = 0; high = i-1; while (low <= high){ // 在data[low..high]中折半查找有序插入的位置 mid = (low + high) / 2; // 折半 if( tmp < data[mid]) high = --mid; // 插入点在低半区 else low = ++mid; // 插入点在高半区 } for(j = i - 1; j >= low; j--) data[j + 1] = data[j]; // 元素后移 data[low] = tmp; // 插入到正确位置 } } // 对data数组中的元素进行希尔排序，n为该数组大小 // increments为增量序列，incrementsLength为增量序列的大小 template<class ElemType> void ShellSort(ElemType data[], int increments[], int n, int incrementsLength) { int i, j, k; ElemType tmp; for ( k = 0; k < incrementsLength; k++){ // 进行以increments[k]为增量的排序 for ( i = increments[k]; i < n; i++){ tmp = data[i]; for ( j = i; j >= increments[k]; j -= increments[k]){ if ( tmp >= data[j - increments[k]]) break; data[j] = data[j - increments[k]]; } data[j] = tmp; } } } // 冒泡排序 template<class ElemType> void BubbleSort(ElemType data[], int n) { int lastSwapIndex = n - 1; // 用于记录最后一次交换的元素下标 int i, j; for (i = lastSwapIndex; i > 0;i = lastSwapIndex) { lastSwapIndex = 0; for (j = 0; j < i; j++) if (data[j] > data[j + 1]){ Swap( data[j],data[j + 1]); lastSwapIndex = j; } } } //快速排序 template<class ElemType> int Partition(ElemType data[] , int low , int high) { ElemType pivot = data[low]; while (low < high){ while (low < high && data[high] >= pivot) high--; data[low] = data[high]; while (low < high && pivot >= data[low]) low++; data[high] = data[low]; } data[low] = pivot; return low; } template<class ElemType> void QuickSort(ElemType data[], int begin, int end) { if (begin >= end) return; int pivot = Partition(data , begin , end); QuickSort(data , begin , pivot - 1); QuickSort(data , pivot + 1, end); } template<class ElemType> void QuickSort(ElemType data[], int n) { if (n < 2) return; QuickSort(data, 0, n-1); } // 将数组data中，[lptr...rptr-1][rptr...rightEnd]两部分的元素进行合并 // tmpArr为合并时的辅存空间 template<class ElemType> void Merge(ElemType data[], ElemType tmpArr[], int lptr, int rptr, int rightEnd) { int leftEnd = rptr - 1; int ptr,i; ptr = i = lptr; while (lptr <= leftEnd && rptr <= rightEnd) if (data[lptr] <= data[rptr]) tmpArr[ptr++] = data[lptr++]; else tmpArr[ptr++] = data[rptr++]; while (lptr <= leftEnd) tmpArr[ptr++] = data[lptr++]; while (rptr <= rightEnd) tmpArr[ptr++] = data[rptr++]; for (;i <= rightEnd; i++) data[i] = tmpArr[i]; } // 递归实现 // 将数组data中，[begin...end]的元素进行归并排序 template<class ElemType> void MSort(ElemType data[], ElemType tmpArr[], int begin, int end) { int middle; if ( begin >= end) return; middle = (begin + end)/2; // 将data平分为[begin..middle]和[middle..end] MSort( data, tmpArr, begin, middle); // 递归前半部分 MSort( data, tmpArr, middle + 1, end); // 递归后半部分 Merge( data, tmpArr, begin, middle + 1, end); // 将data[begin..middle]，data[middle..end]进行归并 } template<class ElemType> void MergeSort(ElemType data[], int n) { ElemType* pArr = NULL; pArr = new ElemType[n]; MSort( data,pArr,0,n-1); delete[] pArr; } // 非递归实现 template<class ElemType> void MPass(ElemType data[], ElemType tmpArr[], int n, int mergeLength) { int i = 0; while (i <= n - 2 * mergeLength){ Merge(data, tmpArr, i, i + mergeLength, i + 2 * mergeLength - 1); i = i + 2 * mergeLength; } if (i + mergeLength < n) Merge(data, tmpArr, i, i + mergeLength, n - 1); } template<class ElemType> void MergeSortNonRecursion(ElemType data[], int n) { int mergeLength = 1; ElemType* pArr = NULL; pArr = new ElemType[n]; while (mergeLength < n){ MPass(data, pArr, n, mergeLength); mergeLength *= 2; } delete[] pArr; } // 简单选择排序 template<class ElemType> void SelectionSort(ElemType data[], int n) { int i, j, min; for (i = 0; i < n; i++){ min = i; for (j = i + 1; j < n; j++){ if ( data[j] < data[min]) min = j; } Swap(data[i],data[min]); } } // 堆排序 // i为指定元素在数组中的下标 // 返回指定结点的左孩子在数组中的下标 inline int LeftChild(int i) { return 2 * i + 1; } template<class ElemType> void HeapAdjust(ElemType data[], int i, int n) { ElemType tmp; int child; for ( tmp = data[i]; LeftChild(i) < n; i = child){ child = LeftChild(i); if (child != n - 1 && data[child + 1] > data[child]) // 取较大的孩子结点 child++; if (tmp < data[child]) data[i] = data[child]; else break; } data[i] = tmp; } template<class ElemType> void HeapSort(ElemType data[], int n) { int i; for (i = n/2; i >= 0; i--) // 建堆 HeapAdjust(data, i, n); for (i = n - 1;i > 0; i--){ // 将堆的根结点与最后的一个叶结点交换,并进行调整 Swap(data[0],data[i]); HeapAdjust(data, 0, i); } } // 用数组实现的基数排序 void RadixSort(int data[], int n) { const int radix = 10; const int digits = 10; int i,j,k,factor; queue<int> queues[radix]; for ( i = 0,factor = 1; i < digits;i++,factor *= radix){ for ( j = 0;j < n; j++) queues[(data[j]/factor)%radix].push(data[j]); // 分配 for ( k = j = 0; j < radix; j++,k++) // 收集 while (!queues[j].empty()){ data[k] = queues[j].front(); queues[j].pop(); } } } // 分配 void SLList::Distribute(int front[], int rear[], int digit) { int i, index; for (i = 0; i < RADIX; i++) front[i] = 0; for (i = data[0].next; i > 0; i = data[i].next){ index = data[i].key[digit]; if (front[index] == 0) front[index] = i; else data[rear[index]].next = i; rear[index] = i; } } // 收集 void SLList::Collection(int front[], int rear[], int digit) { int i, current; for (i = 0; front[i] == 0; i++); // 找到第一个非空子表 data[0].next = front[i]; // 头结点指向第一个非空子表中第一个结点 current = rear[i++]; for (; i < RADIX; i++){ if (front[i] == 0) continue; data[current].next = front[i]; // 链接两个非空子表 current = rear[i]; } data[current].next = 0; } // 用SLList实现的基数排序 void SLList::RadixSort() { int i; int front[RADIX],rear[RADIX]; // 从最低位优先依次对各关键字进行分配收集 for ( i = 0; i < DIGITS; i++){ Distribute(front, rear, i); Collection(front, rear, i); } } SLList::~SLList() { delete[] data; length = 0; } void SLList::Init(int arr[], int n) { length = n + 1; if (data != NULL) delete[] data; data = new Node[n + 1]; data[0].next = 1; for ( int i = 1; i <= n; i++){ int value = data[i].info = arr[i - 1]; for (int j = 0;j < 10; j++){ data[i].key[j] = value % 10;// + '0'; value /= 10; } data[i].next = i + 1; } data[n].next = 0; } // 根据链表中各结点的指针值调整元素位置，使得SLList中元素按关键字正序排列 void SLList::Arrange() { int i, tmp; int current = data[0].next; // current存放第一个元素的当前位置 for (i = 1; i < length; i++){ while (current < i) // 找到第i个元素，并用current存放其在静态链表中当前位置 current = data[current].next; tmp = data[current].next; if (current != i){ Swap(data[current], data[i]); // 第i个元素调整到位 data[i].next = current; // 指向被移走的元素 } current = tmp; // 为找第i + 1个元素做准备 } } ostream& operator<<(ostream& os,SLList &s) { for (int i = 1; i < s.length; i++) cout << s.data[i].info << " "; os << endl; return os; } #endif