以下是几种经典排序算法的C++实现,包含冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序和归并排序:
cpp
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
// 1. 冒泡排序
void bubbleSort(vector<int>& arr) {
int n = arr.size();
for (int i = 0; i < n-1; i++) {
for (int j = 0; j < n-i-1; j++) {
if (arr[j] > arr[j+1]) {
swap(arr[j], arr[j+1]);
}
}
}
}
// 2. 选择排序
void selectionSort(vector<int>& arr) {
int n = arr.size();
for (int i = 0; i < n-1; i++) {
int minIdx = i;
for (int j = i+1; j < n; j++) {
if (arr[j] < arr[minIdx]) {
minIdx = j;
}
}
swap(arr[i], arr[minIdx]);
}
}
// 3. 插入排序
void insertionSort(vector<int>& arr) {
int n = arr.size();
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;
}
}
// 4. 快速排序
int partition(vector<int>& arr, int low, int high) {
int pivot = arr[high];
int i = low - 1;
for (int j = low; j < high; j++) {
if (arr[j] < pivot) {
i++;
swap(arr[i], arr[j]);
}
}
swap(arr[i+1], arr[high]);
return i+1;
}
void quickSort(vector<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);
}
}
// 5. 归并排序
void merge(vector<int>& arr, int left, int mid, int right) {
int n1 = mid - left + 1;
int n2 = right - mid;
vector<int> L(n1), R(n2);
for (int i = 0; i < n1; i++) {
L[i] = arr[left + i];
}
for (int j = 0; j < n2; j++) {
R[j] = arr[mid + 1 + j];
}
int i = 0, j = 0, k = left;
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(vector<int>& arr, int left, int right) {
if (left < right) {
int mid = left + (right - left) / 2;
mergeSort(arr, left, mid);
mergeSort(arr, mid+1, right);
merge(arr, left, mid, right);
}
}
// 测试代码
int main() {
vector<int> arr = {64, 25, 12, 22, 11};
// 选择一种排序算法调用
// bubbleSort(arr);
// selectionSort(arr);
// insertionSort(arr);
// quickSort(arr, 0, arr.size()-1);
mergeSort(arr, 0, arr.size()-1);
cout << "排序后的数组: ";
for (int num : arr) {
cout << num << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
各排序算法特点:
-
冒泡排序(Bubble Sort)
- 时间复杂度:O(n²)
- 稳定排序
- 重复比较相邻元素并交换位置
-
选择排序(Selection Sort)
- 时间复杂度:O(n²)
- 不稳定排序
- 每次从未排序部分选择最小元素放到已排序部分末尾
-
插入排序(Insertion Sort)
- 时间复杂度:O(n²)
- 稳定排序
- 将未排序数据插入到已排序序列的合适位置
-
快速排序(Quick Sort)
- 平均时间复杂度:O(n log n)
- 不稳定排序
- 分治法,选择基准值并分区
-
归并排序(Merge Sort)
- 时间复杂度:O(n log n)
- 稳定排序
- 分治法,将数组分成两半分别排序后合并
在main
函数中,你可以取消注释相应的排序函数调用来测试不同的排序算法。