//// Created by tim-berners-bai on 17-4-17.//#ifndef SORTALGORITHMS_BUBBLESORT_H#define SORTALGORITHMS_BUBBLESORT_H#include <iostream>usingnamespacestd;
template <typename T>
void bubbleSort(T arr[], int n) {
int m = n;
for ( int i = 0; i < n - 1; ++i ) {
for ( int j = 0; j < m - 1; ++j ) {
if (arr[j] > arr[j + 1])
swap(arr[j], arr[j + 1]);
}
m--;
}
// bool swapped;// //int newn; // 理論上,可以使用newn進行優化,但實際優化效果較差// do{// swapped = false;// //newn = 0;// for( int i = 1 ; i < n ; i ++ )// if( arr[i-1] > arr[i] ){// swap( arr[i-1] , arr[i] );// swapped = true;// // 可以記錄最後一次的交換位置,在此之後的元素在下一輪掃描中均不考慮// // 實際優化效果較差,因爲引入了newn這個新的變量// //newn = n;// }// //n = newn;// // 優化,每一趟Bubble Sort都將最大的元素放在了最後的位置// // 所以下一次排序,最後的元素可以不再考慮// // 理論上,newn的優化是這個優化的複雜版本,應該更有效// // 實測,使用這種簡單優化,時間性能更好// n --;// }while(swapped);
}
#endif //SORTALGORITHMS_BUBBLESORT_H
Selection Sort
//// Created by tim-berners-bai on 17-4-16.//#ifndef SORTALGORITHMS_SELECTIONSORT_H#define SORTALGORITHMS_SELECTIONSORT_H#include <iostream>usingnamespacestd;
template <typename T>
void selectionSort(T arr[], int n) {
for (int i = 0; i < n; ++i) {
// 尋找[i, n)區間裏的最小值int minIndex = i;
for (int j = i + 1; j < n; ++j) {
if (arr[j] < arr[minIndex]) {
minIndex = j;
}
}
swap(arr[i], arr[minIndex]);
}
}
#endif //SORTALGORITHMS_SELECTIONSORT_H
Insertion Sort
//// Created by tim-berners-bai on 17-4-16.//#ifndef SORTALGORITHMS_INSERTIONSORT_H#define SORTALGORITHMS_INSERTIONSORT_H#include <iostream>usingnamespacestd;
template <typename T>
void insertionSort1(T arr[], int n) {
for (int i = 1; i < n; ++i) {
// 尋找元素 arr[i] 合適的插入位置for (int j = i; j > 0 && arr[j - 1] > arr[j]; --j)
swap(arr[j], arr[j - 1]);
}
}
template <typename T>
void insertionSort2(T arr[], int n) {
for (int i = 1; i < n; ++i) {
// 尋找元素 arr[i] 合適的插入位置
T e = arr[i];
int j; // j 保存元素 e 應該插入的位置for (j = i; j > 0 && e < arr[j - 1]; --j)
arr[j] = arr[j - 1];
arr[j] = e;
}
}
template <typename T>
void insertionSort(T arr[], int l, int r) {
for (int i = l + 1; i <= r; ++i) {
T e = arr[i];
int j;
for (j = i; j > l && arr[j - 1] > e; --j) {
arr[j] = arr[j - 1];
}
arr[j] = e;
}
return;
}
#endif //SORTALGORITHMS_INSERTIONSORT_H
Shell Sort
//// Created by tim-berners-bai on 17-4-17.//#ifndef SORTALGORITHMS_SHELLSORT_H#define SORTALGORITHMS_SHELLSORT_Htemplate<typename T> //可以使用整數或浮點數作爲元素，如果使用類(class)作爲元素則需要重載大於(>)運算符。void shellSort(T arr[], int len) {
int gap, i, j;
T temp;
for (gap = len >> 1; gap > 0; gap >>= 1)
for (i = gap; i < len; i++) {
temp = arr[i];
for (j = i - gap; j >= 0 && arr[j] > temp; j -= gap)
arr[j + gap] = arr[j];
arr[j + gap] = temp;
}
}
template <typename T>
void shellSort3(T arr[], int n) {
int gap;
for ( gap = n >> 1; gap > 0; gap >>= 1 ) {
for ( int i = gap; i < n; ++i ) {
T e = arr[i];
int j;
for ( j = i; j >= gap && e < arr[j - gap]; j -= gap ) {
arr[j] = arr[j - gap];
}
arr[j] = e;
}
}
}
template<typename T>
void shellSort2(T arr[], int n){
int h = 1;
while( h < n/3 )
h = 3 * h + 1;
// 計算 increment sequence: 1, 4, 13, 40, 121, 364, 1093...while( h >= 1 ){
// h-sort the arrayfor( int i = h ; i < n ; i ++ ){
// 對 arr[i], arr[i-h], arr[i-2*h], arr[i-3*h]... 使用插入排序
T e = arr[i];
int j;
for( j = i ; j >= h && e < arr[j-h] ; j -= h )
arr[j] = arr[j-h];
arr[j] = e;
}
h /= 3;
}
}
#endif //SORTALGORITHMS_SHELLSORT_H
Merge Sort
//// Created by tim-berners-bai on 17-4-18.//#ifndef SORTALGORITHMS_MERGESORT_H#define SORTALGORITHMS_MERGESORT_H#include <iostream>#include "InsertionSort.h"usingnamespacestd;
// 將arr[l...mid] 和 arr[mid + 1...r] 兩部分進行歸併template <typename T>
void __merge(T arr[], int l, int mid, int r) {
T aux[r - l + 1];
for ( int i = l; i <= r; ++i ) {
aux[i - l] = arr[i];
}
int i = l, j = mid + 1;
for ( int k = l; k <= r; ++k ) {
if (i > mid) {
arr[k] = aux[j - l];
j++;
} elseif (j > r) {
arr[k] = aux[i - l];
i++;
}
elseif (aux[i - l] < aux[j - l]) {
arr[k] = aux[i - l];
i++;
} else {
arr[k] = aux[j - l];
j++;
} }
}
// 遞歸使用歸併排序，對 arr[l..r]的範圍進行排序template <typename T>
void __mergeSort(T arr[], int l, int r) {
if (r - l <= 15) {
insertionSort(arr, l, r);
return;
}
int mid = l + (r - l) / 2;
__mergeSort(arr, l, mid);
__mergeSort(arr, mid + 1, r);
if (arr[mid] > arr[mid + 1])
__merge(arr, l, mid, r);
}
template <typename T>
void mergeSort(T arr[], int n) {
__mergeSort(arr, 0, n - 1);
}
template <typename T>
void mergeSortBU(T arr[], int n) {
// for (int size = 1; size <= n; size += size) {// for (int i = 0; i + size < n; i += size + size) {// // 對 arr[i...i+size-1] 和 arr[i+size...i+2*size-1]// __merge(arr, i, i + size - 1, min(i + size + size - 1, n - 1));// }// }for (int i = 0; i < n; i += 16) {
insertionSort(arr, i, min(i + 15, n - 1));
}
for (int sz = 16; sz < n; sz += sz) {
for (int i = 0; i + sz < n; i += sz + sz) {
if (arr[i + sz - 1] > arr[i + sz])
__merge(arr, i, i + sz - 1, min(i + sz + sz -1, n - 1));
}
}
}
#endif //SORTALGORITHMS_MERGESORT_H
Quick Sort
//// Created by tim-berners-bai on 17-4-24.//#ifndef SORTALGORITHMS_QUICKSORT_H#define SORTALGORITHMS_QUICKSORT_H#include <iostream>#include "InsertionSort.h"usingnamespacestd;
// 對 arr[l...r]部分進行 partition 操作// 返回 p, 使得 arr[l...p-1] < arr[p] && arr[p+1...r] > arr[p]template <typename T>
int __partition(T arr[], int l, int r) {
swap(arr[rand() % (r - l + 1) + l], arr[l]);
T v = arr[l];
// partition_1// // arr[l+1...j] < v && arr[j+1...i) > v// int j = l;// for (int i = l + 1; i <= r; ++i) {// if (arr[i] < v) {// swap(arr[++j], arr[i]);// }// if (arr[i] == v) {//// }// }// swap(arr[l], arr[j]);// return j;// partition_2// arr[l+1...i] <= v && arr[j...r] >= v;int i = l + 1, j = r;
while (true) {
while (i <= r && arr[i] < v) {
i ++;
}
while (j >= l + 1 && arr[j] > v) {
j --;
}
if (i >= j) {
break;
}
swap(arr[i], arr[j]);
i++;
j--;
}
swap(arr[l], arr[j]);
return j;
}
// 對 arr[l...r] 部分進行快速排序template <typename T>
void __quickSort(T arr[], int l, int r) {
// if (l >= r)// return;if (r - l <= 15) {
insertionSort(arr, l, r);
return;
}
int p = __partition(arr, l, r);
__quickSort(arr, l, p - 1);
__quickSort(arr, p + 1, r);
}
template <typename T>
void quickSort(T arr[], int n) {
srand(time(NULL));
__quickSort(arr, 0, n - 1);
}
// 三路快速排序處理 arr[l...r]// 將 arr[l...r] 分爲 <v; ==v; >v; 三部分// 之後將遞歸對 <v and >v 兩部分繼續進行三路快速排序template <typename T>
void __quickSort3Ways(T arr[], int l, int r) {
if (r - l <= 15) {
insertionSort(arr, l, r);
return;
}
// partition_3
swap(arr[l], arr[rand() % (r - l + 1) + l]);
T v = arr[l];
int lt = l; // arr[l+1...lt] < v;int gt = r + 1; // arr[gt...r] > v;int i = l + 1; // arr[lt+1...i) == v;while (i < gt) {
if (arr[i] > v) {
gt--;
swap(arr[gt], arr[i]);
}
elseif (arr[i] < v) {
lt++;
swap(arr[lt], arr[i]);
i++;
}
else {
i++;
}
}
swap(arr[l], arr[lt]);
__quickSort3Ways(arr, l, lt - 1);
__quickSort3Ways(arr, gt, r);
}
template <typename T>
void quickSort3Ways(T arr[], int n) {
srand(time(NULL));
__quickSort3Ways(arr, 0, n - 1);
}
#endif //SORTALGORITHMS_QUICKSORT_H
Heap Sort
//// Created by tim-berners-bai on 17-4-28.//#ifndef SORTALGORITHMS_HEAPSORT_H#define SORTALGORITHMS_HEAPSORT_H#include <iostream>usingnamespacestd;
template <typename T>
void __shiftDown(T arr[], int n, int k) {
while (2 * k + 1 <= n) {
int j = 2 * k + 1;
if (j + 1 <= n && arr[j + 1] > arr[j])
j++;
if (arr[k] >= arr[j])
break;
swap(arr[k], arr[j]);
k = j;
}
}
template <typename T>
void heapSort(T arr[], int n) {
// heapifyfor (int i = (n - 1) / 2; i >= 0; --i) {
__shiftDown(arr, n, i);
}
for (int i = n - 1; i > 0; --i) {
swap(arr[0], arr[i]);
__shiftDown(arr, i, 0);
}
}
#endif //SORTALGORITHMS_HEAPSORT_H
