掌握C语言，轻松驾驭排序算法：全面解析与实战演练

引言

排序算法是计算机科学中一个基础且重要的概念，它广泛应用于数据处理、算法分析和各种实际应用中。C语言作为一种高效、灵活的编程语言，非常适合用于学习和实践排序算法。本文将全面解析C语言中的几种常用排序算法，并通过实战演练帮助读者深入理解和掌握。

1. 排序算法概述

排序算法主要分为两大类：比较类排序和非比较类排序。比较类排序算法依赖于元素间的比较操作，而非比较类排序则不依赖于比较，如计数排序和基数排序等。

1.1 比较类排序

比较类排序算法包括：

冒泡排序（Bubble Sort）
选择排序（Selection Sort）
插入排序（Insertion Sort）
快速排序（Quick Sort）
归并排序（Merge Sort）
堆排序（Heap Sort）

1.2 非比较类排序

非比较类排序算法包括：

计数排序（Counting Sort）
基数排序（Radix Sort）
桶排序（Bucket Sort）

2. 冒泡排序（Bubble Sort）

冒泡排序是一种简单的排序算法，它重复地遍历待排序的数列，一次比较两个元素，如果它们的顺序错误就把它们交换过来。遍历数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。

#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; } } } } void printArray(int arr[], int size) { int i; for (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; }

3. 选择排序（Selection Sort）

选择排序是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是：首先在未排序序列中找到最小（大）元素，存放到排序序列的起始位置，然后，再从剩余未排序元素中继续寻找最小（大）元素，然后放到已排序序列的末尾。以此类推，直到所有元素均排序完毕。

void selectionSort(int arr[], int n) { int i, j, min_idx; for (i = 0; i < n-1; i++) { min_idx = i; for (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; } }

4. 快速排序（Quick Sort）

快速排序是一种分而治之的排序算法。它将原始数组分为两个子数组，一个包含比基准值小的元素，另一个包含比基准值大的元素，然后递归地对这两个子数组进行快速排序。

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++; int temp = arr[i]; arr[i] = arr[j]; arr[j] = temp; } } int temp = arr[i + 1]; arr[i + 1] = arr[high]; arr[high] = temp; 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); } }

5. 实战演练

为了更好地理解排序算法，我们可以通过以下实战演练来加深印象：

编写一个函数，用于生成一个随机整数数组。
使用上述提到的排序算法对数组进行排序。
打印排序前后的数组。

#include <stdlib.h> #include <time.h> void generateRandomArray(int arr[], int n) { srand(time(NULL)); for (int i = 0; i < n; i++) { arr[i] = rand() % 100; } } int main() { int arr[10]; int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); generateRandomArray(arr, n); printf("Original array: n"); printArray(arr, n); // 使用快速排序 quickSort(arr, 0, n - 1); printf("Sorted array: n"); printArray(arr, n); return 0; }

通过以上实战演练，我们可以看到排序算法在实际应用中的效果。