C语言中常用的排序

一. 冒泡排序

对相邻两个元素的值进行两两比较，若发现逆序则交换，使值较大的元素逐渐从前移向后部，就如水底下的气泡一样逐渐向上冒。

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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]) {
                // 交换 arr[j] 和 arr[j+1]
                int temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
        }
    }
}

二. 选择排序

选择排序通过找到数组中的最小（或最大）元素并将其放到排序序列的起始位置来工作

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void selectionSort(int arr[], int n) {
    for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
        int minIndex = i;
        for (int j = i + 1; j < n; j++) {
            if (arr[j] < arr[minIndex]) {
                minIndex = j;
            }
        }
        // 交换 arr[minIndex] 和 arr[i]
        int temp = arr[minIndex];
        arr[minIndex] = arr[i];
        arr[i] = temp;
    }
}

三. 插入排序

插入排序通过构建最终排序数组的一部分来工作，每次从未排序的部分取出一个元素并插入到已排序部分的适当位置。

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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--;
        }
        arr[j + 1] = key;
    }
}

四. 快速排序

快速排序是一种高效的排序算法，它使用分治法策略来递归地将数组分成较小的部分来排序。

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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 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++;

            // 交换 arr[i] 和 arr[j]
            int temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
        }
    }

    // 交换 arr[i+1] 和 arr[high] (或 pivot)
    int temp = arr[i + 1];
    arr[i + 1] = arr[high];
    arr[high] = temp;

    return (i + 1);
}

五. 堆排序

堆排序使用二叉堆数据结构来排序元素。它首先建立一个最大堆，然后逐步移除最大的元素并重建堆。

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void heapify(int arr[], int n, int i) {
    int largest = i;  // 初始化最大值索引
    int l = 2 * i + 1;  // 左子节点
    int r = 2 * i + 2;  // 右子节点

    // 如果左子节点大于根
    if (l < n && arr[l] > arr[largest])
        largest = l;

    // 如果右子节点大于当前最大值
    if (r < n && arr[r] > arr[largest])
        largest = r;

    // 如果最大值不是根
    if (largest != i) {
        int swap = arr[i];
        arr[i] = arr[largest];
        arr[largest] = swap;

        // 递归地堆化受影响的子树
        heapify(arr, n, largest);
    }
}

void heapSort(int arr[], int n) {
    // 构建最大堆
    for (int i = n / 2 - 1; i >= 0; i--)
        heapify(arr, n, i);

    // 一个个从堆顶取出元素
    for (int i = n - 1; i >= 0; i--) {
        // 将当前根（最大值）移动到数组末尾
        int temp = arr[0];
        arr[0] = arr[i];
        arr[i] = temp;

        // 调整剩余数组元素，使其成为最大堆
        heapify(arr, i, 0);
    }
}

六. 希尔排序

步骤：

1.先选定一个小于N的整数gap作为第一增量，然后将所有距离为gap的元素分在同一组，并对每一组的元素进行直接插入排序。然后再取一个比第一增量小的整数作为第二增量，重复上述操作...

2.当增量的大小减到1时，就相当于整个序列被分到一组，进行一次直接插入排序，排序完成。

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//希尔排序
void ShellSort(int* arr, int n)
{
	int gap = n;
	while (gap>1)
	{
		//每次对gap折半操作
		gap = gap / 2;
		//单趟排序
		for (int i = 0; i < n - gap; ++i)
		{
			int end = i;
			int tem = arr[end + gap];
			while (end >= 0)
			{
				if (tem < arr[end])
				{
					arr[end + gap] = arr[end];
					end -= gap;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
			arr[end + gap] = tem;
		}
	}
}