1. 排序算法概述
排序算法是打算機科學中最基本且重要的算法之一。在C言語編程中，控制高效的排序算法對處理數據、優化順序機能至關重要。本文將具體介紹10種經典的排序算法，並比較它們的優毛病，幫助讀者輕鬆控制數據收拾技能。
2. 經典排序算法介紹
2.1 冒泡排序（Bubble Sort）
冒泡排序是一種簡單的排序算法，基本頭腦是兩兩比較待排序記錄的關鍵字，發明兩個記錄的次序相反時即停止交換，直到不反序的記錄為止。
長處：易於懂得，實現簡單。
毛病：時光複雜度為O(n^2)，效力較低。
代碼示例：
void bubbleSort(int arr[], int len) {
for (int i = 0; i < len - 1; i++) {
for (int j = 0; j < len - i - 1; j++) {
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
}
}
}
}
2.2 抉擇排序（Selection Sort）
抉擇排序的基本道理是每一次從待排序的數據元素當選出最小（或最大年夜）的一個元素，存放在序列的肇端地位，直到全部待排序的數據元素排完。
長處：易於懂得，實現簡單。
毛病：時光複雜度為O(n^2)，效力較低。
代碼示例：
void selectionSort(int arr[], int len) {
for (int i = 0; i < len - 1; i++) {
int minIndex = i;
for (int j = i + 1; j < len; j++) {
if (arr[j] < arr[minIndex]) {
minIndex = j;
}
}
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[minIndex];
arr[minIndex] = temp;
}
}
2.3 拔出排序（Insertion Sort）
拔出排序的基本頭腦是每步將一個待排序的記錄，按其關鍵碼值的大小拔出前面曾經排序的文件中恰外地位上，直到全部拔出完為止。
長處：易於懂得，實現簡單。
毛病：時光複雜度為O(n^2)，效力較低。
代碼示例：
void insertionSort(int arr[], int len) {
for (int i = 1; i < len; 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;
}
}
2.4 希爾排序（Shell Sort）
希爾排序是一種分組拔出方法，先取一個小於n的整數d1作為第一個增量，把全部元素分組，先在各組內停止直接拔出排序，然後，取第二個增量d2 < d1重複上述的分組跟排序，直至所取的增量d1(> d2 > … > 1)，即全部記錄放在同一組中停止直接拔出排序為止。
長處：時光複雜度較冒泡排序跟抉擇排序有較大年夜晉升。
毛病：實現較複雜。
代碼示例：
void shellSort(int arr[], int len) {
int gap = len / 2;
while (gap > 0) {
for (int i = gap; i < len; i++) {
int key = arr[i];
int j = i - gap;
while (j >= 0 && arr[j] > key) {
arr[j + gap] = arr[j];
j -= gap;
}
arr[j + gap] = key;
}
gap /= 2;
}
}
2.5 堆排序（Heap Sort）
堆排序是一種抉擇排序的變種，經由過程構建一個最大年夜堆，然後順次將堆頂元素與數組最後一個元故舊換，並調劑堆構造，直到全部數組有序。
長處：時光複雜度為O(n log n)，效力較高。
毛病：實現較複雜。
代碼示例：
void heapify(int arr[], int n, int i) {
int largest = i;
int left = 2 * i + 1;
int right = 2 * i + 2;
if (left < n && arr[left] > arr[largest])
largest = left;
if (right < n && arr[right] > arr[largest])
largest = right;
if (largest != i) {
int swap = arr[i];
arr[i] = arr[largest];
arr[largest] = swap;
heapify(arr, n, largest);
}
}
void heapSort(int arr[], int n) {
for (int i = n / 2 - 1; i >= 0; i--)
heapify(arr, n, i);
for (int i = n - 1; i >= 0; i--) {
int swap = arr[0];
arr[0] = arr[i];
arr[i] = swap;
heapify(arr, i, 0);
}
}
2.6 歸併排序（Merge Sort）
歸併排序是一種分治法排序算法，將已有序的子序列合併，掉掉落完全有序的序列。
長處：時光複雜度為O(n log n)，效力較高。
毛病：須要額定的空間存儲子數組。
代碼示例：
void merge(int arr[], int l, int m, int r) {
int i, j, k;
int n1 = m - l + 1;
int n2 = r - m;
int L[n1], R[n2];
for (i = 0; i < n1; i++)
L[i] = arr[l + i];
for (j = 0; j < n2; j++)
R[j] = arr[m + 1 + j];
i = 0;
j = 0;
k = l;
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(int arr[], int l, int r) {
if (l < r) {
int m = l + (r - l) / 2;
mergeSort(arr, l, m);
mergeSort(arr, m + 1, r);
merge(arr, l, m, r);
}
}
2.7 疾速排序（Quick Sort）
疾速排序是一種分治法排序算法，經由過程一趟排序將要排序的數據分割成獨破的兩部分，其中一部分的全部數據都比其余一部分的全部數據都要小，然後再按此方法對這兩部分數據分辨停止疾速排序。
長處：均勻時光複雜度為O(n log n)，效力較高。
毛病：最壞情況下時光複雜度為O(n^2)，須要考慮基準值的抉擇。
代碼示例：
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);
}
}
2.8 歸併排序與疾速排序比較
歸併排序與疾速排序都是分治法排序算法，均勻時光複雜度都為O(n log n)，但在最壞情況下，疾速排序的時光複雜度可能退化到O(n^2)。因此，在現實利用中，應考慮基準值的抉擇，以及數據的特點，抉擇合適的排序算法。
2.9 其他排序算法
除了上述經典的排序算法外，另有基數排序、計數排序、桶排序等，它們在特定場景下存在更好的機能。
3. 總結
本文介紹了C言語中10種經典的排序算法，包含冒泡排序、抉擇排序、拔出排序、希爾排序、堆排序、歸併排序、疾速排序等。讀者可能根據現實須要抉擇合適的排序算法，並控制數據收拾技能。