温故而知新 -＞ 数据结构 -＞排序 ->程序实现2_利用C++
本篇博客是基于 温故而知新 -＞ 数据结构 -＞排序 中部分 排序 的理论知识进行程序实现！
其中实现了 交换排序中的三种快速排序、递归与非递归的归并排序、非比较排序等！并附带了相关实例以及对应的运行结果！
由于上述的程序实现中使用了顺序表和队列，即还需实现顺序表与队列这两个内容，如此会导致程序代码量大幅增多。而在程序中，为了清晰展示各部分的实现代码，所以加上各自的头文件共有 5 个文件，即 Queue.h 、SeqList.h 、queue.cpp 、seqList.cpp 和 main.cpp 。
其中 Queue.h 和queue.cpp 的内容与 温故而知新-＞数据结构-＞队列-＞程序实现2_利用类 博客中的 queue.h 和 main.cpp 对应且相同，但为方便本次程序的运行，需将上述博客的 main.cpp 中的 test() 与 main() 两个函数进行删除或注释；
而 SeqList.h 和 seqList.cpp 的内容与 温故而知新-＞数据结构-＞顺序表-＞程序实现2_利用类 博客中的 seqList.h 和 main.cpp 对应且相同，也为方便本次程序的运行，需将上述博客的 main.cpp 中的 test() 与 main() 两个函数进行删除或注释。
在下述内容中将附上本次程序的 main.cpp 文件内容，其他文件内容可根据上述指引自行查看！
注意：下述代码多多少少有点冗余，且未考虑性能最优，读者有兴趣可进一步精简！
具体内容如下：
（1）main.cpp
#include"Queue.h"
#include"SeqList.h"
#include<string>
void swap(int *arr, int a, int b)
{
int t = arr[a];
arr[a] = arr[b];
arr[b] = t;
}
// 交换排序 之 冒泡排序 从小到大
void BubbleSort(int *arr, int n)
{
int m = n;
while (m > 1)
{
int flag = 0;
for (int i = 1; i < n; i++)
{
if (arr[i - 1] > arr[i])
{
swap(arr, i - 1, i);
flag = 1;
}
}
if (!flag)
break;
m--;
}
}
//快速排序中设定基准值
int getMid(int *arr, int begin, int end)
{
int mid = begin + (end - begin) / 2;
if (arr[begin] > arr[end])
{
if (arr[mid] <= arr[end])//arr[begin] > arr[end] > arr[mid]
return end;
else if (arr[begin] <= arr[mid])// arr[mid] > arr[begin] > arr[end]
return begin;
else//arr[begin] > arr[mid] > arr[end]
return mid;
}
else //arr[begin] <= arr[end]
{
if (arr[mid] <= arr[begin]) // arr[mid] < arr[begin] < arr[end]
return begin;
else if (arr[mid] >= arr[end])// arr[begin] < arr[end] < arr[mid]
return end;
else// arr[begin] <= arr[mid] <= arr[end]
return mid;
}
}
// 交换排序 之 快速排序 之 hoare法
// 返回划分后基准值所在的位置
int partion(int *arr, int begin, int end)
{
int mid = getMid(arr, begin, end);
//将基准值放到起始位置
swap(arr, begin, mid);
int key = arr[begin];
int start = begin;
while (begin < end)
{
//从后向前先找小于基准值的位置
while (begin < end && arr[end] >= key)
--end;
//从前往后找大于基准值的位置
while (begin < end && arr[begin] <= key)
++begin;
swap(arr, begin, end);
}
//交换基准值与相遇位置的数据
swap(arr, start, begin);
return begin;
}
// 交换排序 之 快速排序 之 挖坑法
int partion2(int *arr, int begin, int end)
{
int mid = getMid(arr, begin, end);
swap(arr, begin, mid);
// 第一个值作为基准值，第一个位置为初始的坑的位置
int key = arr[begin];
while (begin < end)
{
while (begin < end && arr[end] >= key)
--end;
arr[begin] = arr[end];
while (begin < end && arr[begin] <= key)
++begin;
arr[end] = arr[begin];
}
arr[begin] = key;
return begin;
}
// 交换排序 之 快速排序 之 前后指针法
int partion3(int *arr, int begin, int end)
{
int prev = begin;
int cur = begin + 1;
int key = arr[begin];
while (cur <= end)
{
if (arr[cur] < key && ++prev != cur)//小于基准值且不连续时进行交换
{
swap(arr, prev, cur);
}
++cur;
}
swap(arr, begin, prev);
return prev;
}
// 交换排序 之 递归快排
void quickSort(int *arr, int begin, int end)//hoare的实现
{
if (begin >= end)
return;
int div = partion3(arr, begin, end);
//对左右两部分进行快速排序
quickSort(arr, begin, div - 1);
quickSort(arr, div + 1, end);
}
// 非递归快排 用顺序表
void quickSortNor(int *arr, int n)
{
//创建顺序表
SeqList sq;
sq.PushBack(n - 1);
sq.PushBack(0);
while (!sq.Empty())
{
int left = sq.ListBack();
sq.PopBack();
int right = sq.ListBack();
sq.PopBack();
int div = partion(arr, left, right);
if (left < div - 1)
{
sq.PushBack(div - 1);
sq.PushBack(left);
}
if (div + 1 < right)
{
sq.PushBack(right);
sq.PushBack(div + 1);
}
}
}
// 非递归快排 用队列 先进先出
void quickSortNor2(int *arr, int n)
{
Queue q;
q.QueuePush(0);
q.QueuePush(n - 1);
while (!q.QueueEmpty())
{
int left = q.QueueFront();
q.QueuePop();
int right = q.QueueFront();
q.QueuePop();
int div = partion(arr, left, right);
if (left < div - 1)
{
q.QueuePush(left);
q.QueuePush(div - 1);
}
if (div + 1 < right)
{
q.QueuePush(div + 1);
q.QueuePush(right);
}
}
}
//归并排序
//相邻子序列合并
void merge(int *arr, int begin, int mid, int end, int *tmp)
{
int begin1 = begin;
int end1 = mid;
int begin2 = mid + 1;
int end2 = end;
//辅助空间的起始位置
int idx = begin;
//合并有序序列
while (begin1 <= end1 && begin2 <= end2)
{
if (arr[begin1] <= arr[begin2])
tmp[idx++] = arr[begin1++];
else
tmp[idx++] = arr[begin2++];
}
//判断是否有未合并的元素,下面语句实现的功能是将原数组中的[begin,end]中的数据拷贝到
//合并后之后的位置上了，防止一些数据没有合并到
if (begin1 <= end1)
memcpy(tmp + idx, arr + begin1, sizeof(int)*(end1 - begin1 + 1));
if (begin2 <= end2)
memcpy(tmp + idx, arr + begin2, sizeof(int)*(end2 - begin2 + 1));
//合并之后的序列拷贝到原始数据的对应区间
memcpy(arr + begin, tmp + begin, sizeof(int)*(end - begin + 1));
}
void _mergeSort(int *arr, int begin, int end, int *tmp)
{
if (begin >= end)
return;
int mid = begin + (end - begin) / 2;
_mergeSort(arr, begin, mid, tmp);
_mergeSort(arr, mid + 1, end, tmp);
merge(arr, begin, mid, end, tmp);
}
void mergeSort(int *arr, int n)//递归
{
int *tmp = (int*)malloc(sizeof(int)*n);
_mergeSort(arr, 0, n - 1, tmp);
free(tmp);
}
//归并非递归
void mergeSortNor(int *arr, int n)
{
int *tmp = (int*)malloc(sizeof(int)*n);
int step = 1;
while (step < n)
{
for (int idx = 0; idx < n; idx += 2 * step)
{
int begin = idx;
int mid = idx + step - 1;
if (mid >= n - 1)//判断是否存在第二个子序列，不存在直接跳过
continue;
int end = idx + 2 * step - 1;
if (end >= n)
end = n - 1;
merge(arr, begin, mid, end, tmp);
}
step *= 2;
}
//free(tmp);
}
//非比较排序
void countSort(int *arr, int n)
{
int max, min;
min = max = arr[0];
for (int i = 1; i < n; i++)
{
if (min > arr[i])
min = arr[i];
if (max < arr[i])
max = arr[i];
}
int range = max - min + 1;
int *tmp = (int*)calloc(range, sizeof(int));
//计数 计算arr中相同数字的个数
for (int i = 0; i < n; i++)
{
tmp[arr[i] - min]++;
}
//遍历计数数组tmp，进行排序
int idx = 0;
for (int i = 0; i < range; i++)
{
while (tmp[i]--)
{
arr[idx++] = i + min;
}
}
}
//打印数组
void printArr(int *arr, int n)
{
for (int i = 0; i < n; i++)
cout << arr[i] << " ";
cout << endl;
}
void test()
{
int arr1[] = { 6, 3, 1, 8, 7, 2, 4 };
int n = sizeof(arr1) / sizeof(arr1[0]);
int *arr2 = (int*)malloc(sizeof(int)*n);
memcpy(arr2, arr1, sizeof(arr1));
cout << "排序前内容："<< endl;
printArr(arr1, n); cout << endl;
cout << "冒泡排序后内容：" << endl;
BubbleSort(arr2, n);
printArr(arr2, n); cout << endl;
memcpy(arr2, arr1, sizeof(arr1));
cout << "递归快排后内容：" << endl;
quickSort(arr2, 0, n - 1);
printArr(arr2, n); cout << endl;
memcpy(arr2, arr1, sizeof(arr1));
cout << "非递归快排(利用顺序表)后内容：" << endl;
quickSortNor(arr2, n);
printArr(arr2, n); cout << endl;
memcpy(arr2, arr1, sizeof(arr1));
cout << "非递归快排(利用队列 )后内容：" << endl;
quickSortNor(arr2, n);
printArr(arr2, n); cout << endl;
memcpy(arr2, arr1, sizeof(arr1));
cout << "递归归并后内容：" << endl;
mergeSort(arr2, n);
printArr(arr2, n); cout << endl;
memcpy(arr2, arr1, sizeof(arr1));
cout << "非递归归并后内容：" << endl;
mergeSortNor(arr2, n);
printArr(arr2, n); cout << endl;
memcpy(arr2, arr1, sizeof(arr1));
cout << "非比较排序后内容：" << endl;
countSort(arr2, n);
printArr(arr2, n); cout << endl;
memcpy(arr2, arr1, sizeof(arr1));
}
int main()
{
test();
system("pause");
return 0;
}
（2）运行结果
侵权删~