C语言所有经典排序方法的实现代码

本文将会讲解C语言中所有经典的排序算法，包括冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序、归并排序以及堆排序，并提供完整的代码实现。

冒泡排序

冒泡排序是一种简单的排序算法，它重复地走访过要排序的数列，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。

void bubbleSort(int arr[], int n) {
    int i, j;
    for (i = 0; i < n - 1; i++) {
        for (j = 0; j < n - i - 1; j++) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                int temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
        }
    }
}

选择排序

选择排序是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是：首先在未排序的数列中找到最小的元素，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的元素，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, minIndex;
    for (i = 0; i < n - 1; i++) {
        minIndex = i;
        for (j = i + 1; j < n; j++) {
            if (arr[j] < arr[minIndex]) {
                minIndex = j;
            }
        }
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[minIndex];
        arr[minIndex] = temp;
    }
}

插入排序

插入排序的工作原理是通过构建有序序列，对于未排序数据，在已排序序列中从后向前扫描，找到相应位置并插入。插入排序在实现上，通常会采用in-place排序（即只需用到O(1)的额外空间的排序）。

void insertionSort(int arr[], int n) {
    int i, j, key;
    for (i = 1; i < n; i++) {
        key = arr[i];
        j = i - 1;
        while (j >= 0 && arr[j] > key) {
            arr[j + 1] = arr[j];
            j = j - 1;
        }
        arr[j + 1] = key;
    }
}

快速排序

快速排序是冒泡排序的一种改进。它的基本思想是通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分：分区（partition），左边的所有元素都比右边的所有元素小，然后再按此方法对这两部分分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列的目标。

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);
    }
}
int partition(int arr[], int low, int high) {
    int pivot = arr[high];
    int i = (low - 1);
    int j;
    for (j = low; j < high; 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;
}

归并排序

归并排序是建立在归并操作上的一种有效的排序算法。它将待排序的序列分为若干个子序列，然后每个子序列都排序，最后再将已排序的子序列合并成为最终序列。

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);
    }
}
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++;
    }
}

堆排序

堆排序是一种选择排序，它的基本思想就是：将待排序序列构造成一个大（小）顶堆，此时整个序列的最大（最小）值就是堆顶的根节点。将其与末尾元素进行交换，此时末尾就是最大（或最小）值。然后将剩余 n - 1 个元素重新构造成一个堆，这样会得到 n 个元素的次小值。如此反复执行，便能得到一个有序序列了。

void heapSort(int arr[], int n) {
    int i;
    for (i = n / 2 - 1; i >= 0; i--) {
        heapify(arr, n, i);
    }
    for (i = n - 1; i >= 0; i--) {
        int temp = arr[0];
        arr[0] = arr[i];
        arr[i] = temp;
        heapify(arr, i, 0);
    }
}
void heapify(int arr[], int n, int i) {
    int largest = i;
    int l = 2 * i + 1;
    int r = 2 * i + 2;
    if (l < n && arr[l] > arr[largest]) {
        largest = l;
    }
    if (r < n && arr[r] > arr[largest]) {
        largest = r;
    }
    if (largest != i) {
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[largest];
        arr[largest] = temp;
        heapify(arr, n, largest);
    }
}

以上就是C语言中所有经典排序算法的实现代码。接下来我们就可以根据不同的数据特点，选择不同的排序算法，进行排序操作，使得数据能以合理、高效的方式得到排序。