數據結構基礎(1) --Swap & Bubble-Sort & Select-Sort

Swap的簡單實現

//C語言方式(by-pointer):
template <typename Type>
bool swapByPointer(Type *pointer1, Type *pointer2)
{
    //確保兩個指針不會指向同一個對象
    if (pointer1 == NULL || pointer2 == NULL)
    {
        return false;
    }

    if (pointer1 != pointer2)
    {
        Type tmp = *pointer1;
        *pointer1 = *pointer2;
        *pointer2 = tmp;
    }

    return true;
}

//C++特有方式(by-reference):
template <typename Type>
void swapByReference(Type &value1, Type &value2)
{
    if (value2 != value1)
    {
        Type tmp = value1;
        value1 = value2;
        value2 = tmp;
    }
}

小結:

雖然我們自己實現了swap,但我們還是比較推薦使用C++ STL已經實現好的std::swap()函數,其存在於命名空間std中,使用實例如下面的<冒泡排序>.

  

冒泡排序(Bubble-Sort)

算法思想:

從左到右掃描數據,找出最大的元素,將其放到數組右邊;

過程:

循環比較相鄰的兩個數,如果左邊的數比右邊的大,則交換兩個數;

//實現:注意代碼中的三個注意點(x):
template <typename Type>
void bubbleSort(Type *begin, Type *end)
{
    if ((begin == end) || (begin == NULL) || (end == NULL))
        return ;

    int length = end - begin;
    //注意點(1):保證一旦數組有序, 則會直接停止排序, 不會在繼續進行無用的循環
    bool isOrder = false;

    //外層循環控制掃描次數(length-1)
    //注意點(2):N個元素其實只需N-1次掃描
    for (int i = 0; !isOrder && i < length-1; ++i)
    {
        //首先假定這次數組已經有序
        isOrder = true;
        //注意點(3):確保能夠從0掃描到最後一個未排序的元素
        for (Type *iter = begin; iter < end-i-1; ++iter)
        {
            //如果前面的左邊的元素>右邊的元素
            if (*iter > *(iter+1))
            {
                //交換
                std::swap(*iter, *(iter+1));
                isOrder = false;
            }
        }
    }
}

template <typename Type>
void bubbleSort(Type *array, int length)
{
    return bubbleSort(array, array+length);
}

選擇排序(Select-Sort)

思想:

從當前尚未排序的序列中選擇一個最小的元素, 將之放到已排序的序列的隊列的末尾;

要點:

1.注意三個指針(inner, outer, miner)所代表的含義;

2.同時注意是從未排序的序列中進行查找最小元素!

//實現
template <typename Type>
void selectSort(Type *begin, Type *end)
{
    if ((begin == end) || (begin == NULL) || (end == NULL))
        return ;

    //只要循環到最後一個元素的前一個就行了,因爲剩下的那個肯定是最大的
    for (Type *outer = begin; outer < end-1; ++outer)
    {
        //注意:是從尚未排序的序列中查找(miner = outer, inner = outer+1)
        Type *miner = outer;
        //從miner+1開始遍歷數組, 尋找一個元素值小於*miner的
        for (Type *inner = outer+1; inner < end; ++inner)
        {
            if (*inner < *miner)
                miner = inner;
        }

        if (miner != outer)
            std::swap(*miner, *outer);
    }
}

//爲了能夠讓STL的標準容器如vector使用
template <typename Iterator>
void selectSort(Iterator iter1, Iterator iter2)
{
    return selectSort(&(*iter1), &(*iter2));
}

template <typename Type>
void selectSort(Type *array, int length)
{
    return selectSort(array, array+length);
}

小結:

雖然我們自己實現了Bubble-Sort和Select-Sort,但我們在實際軟件開發中一般是不會用到的,因爲的它的效率爲O(N^2),效率太慢^_^, 因此我們還是推薦使用C++ STL中已經實現了的std::sort(), 其內部原理使用了快速排序, 效率爲O(logN)速度非常快.

 

附-測試程序

int main()
{
    srand(time(NULL));
    vector<double> dVec;
    int count = 10;
    while (count --)
    {
        dVec.push_back((rand()%1000)/100.0);
    }

    selectSort(dVec.begin(), dVec.end());
    for (vector<double>::iterator iter = dVec.begin(); iter < dVec.end(); ++iter)
    {
        cout << *iter << endl;
    }

    return 0;
}