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feat(sort): add c codes
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744a37925f
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@ -1,3 +1,4 @@
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add_executable(bubble_sort bubble_sort.c)
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add_executable(bubble_sort bubble_sort.c)
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add_executable(quick_sort quick_sort.c )
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add_executable(insertion_sort insertion_sort.c)
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add_executable(insertion_sort insertion_sort.c)
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add_executable(quick_sort quick_sort.c)
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add_executable(radix_sort radix_sort.c)
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154
codes/c/chapter_sorting/quick_sort.c
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154
codes/c/chapter_sorting/quick_sort.c
Normal file
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@ -0,0 +1,154 @@
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/**
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* File: quick_sort.c
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* Created Time: 2023-01-18
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* Author: Reanon (793584285@qq.com)
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*/
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#include "../include/include.h"
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/* 元素交换 */
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static void swap(int nums[], int i, int j) {
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int tmp = nums[i];
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nums[i] = nums[j];
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nums[j] = tmp;
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}
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/* 快速排序类 */
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// 快速排序类-哨兵划分
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int quickSortPartition(int nums[], int left, int right) {
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// 以 nums[left] 作为基准数
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int i = left, j = right;
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while (i < j) {
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while (i < j && nums[j] >= nums[left]) {
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// 从右向左找首个小于基准数的元素
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j--;
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}
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while (i < j && nums[i] <= nums[left]) {
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// 从左向右找首个大于基准数的元素
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i++;
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}
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// 交换这两个元素
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swap(nums, i, j);
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}
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// 将基准数交换至两子数组的分界线
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swap(nums, i, left);
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// 返回基准数的索引
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return i;
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}
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// 快速排序类-快速排序
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void quickSort(int nums[], int left, int right) {
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// 子数组长度为 1 时终止递归
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if (left >= right) {
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return;
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}
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// 哨兵划分
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int pivot = quickSortPartition(nums, left, right);
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// 递归左子数组、右子数组
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quickSort(nums, left, pivot - 1);
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quickSort(nums, pivot + 1, right);
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}
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/* 快速排序类(中位基准数优化) */
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// 选取三个元素的中位数
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int medianThree(int nums[], int left, int mid, int right) {
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// 使用了异或操作来简化代码
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// 异或规则为 0 ^ 0 = 1 ^ 1 = 0, 0 ^ 1 = 1 ^ 0 = 1
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if ((nums[left] < nums[mid]) ^ (nums[left] < nums[right]))
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return left;
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else if ((nums[mid] < nums[left]) ^ (nums[mid] < nums[right]))
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return mid;
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else
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return right;
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}
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// 哨兵划分(三数取中值)
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int QuickSortMedianPartition(int nums[], int left, int right) {
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// 选取三个候选元素的中位数
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int med = medianThree(nums, left, (left + right) / 2, right);
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// 将中位数交换至数组最左端
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swap(nums, left, med);
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// 以 nums[left] 作为基准数
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int i = left, j = right;
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while (i < j) {
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while (i < j && nums[j] >= nums[left])
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j--; // 从右向左找首个小于基准数的元素
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while (i < j && nums[i] <= nums[left])
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i++; // 从左向右找首个大于基准数的元素
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swap(nums, i, j); // 交换这两个元素
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}
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swap(nums, i, left); // 将基准数交换至两子数组的分界线
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return i; // 返回基准数的索引
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}
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// 中位基准数优化-快速排序
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void quickSortMedian(int nums[], int left, int right) {
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// 子数组长度为 1 时终止递归
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if (left >= right)
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return;
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// 哨兵划分
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int pivot = QuickSortMedianPartition(nums, left, right);
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// 递归左子数组、右子数组
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quickSortMedian(nums, left, pivot - 1);
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quickSortMedian(nums, pivot + 1, right);
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|
}
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/* 快速排序类(尾递归优化) */
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/* 尾递归优化-哨兵划分 */
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int quickSortTailCallPartition(int nums[], int left, int right) {
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// 以 nums[left] 作为基准数
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int i = left, j = right;
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|
while (i < j) {
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||||||
|
while (i < j && nums[j] >= nums[left])
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||||||
|
j--; // 从右向左找首个小于基准数的元素
|
||||||
|
while (i < j && nums[i] <= nums[left])
|
||||||
|
i++; // 从左向右找首个大于基准数的元素
|
||||||
|
swap(nums, i, j); // 交换这两个元素
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|
}
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|
swap(nums, i, left); // 将基准数交换至两子数组的分界线
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|
return i; // 返回基准数的索引
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|
}
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// 快速排序(尾递归优化)
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void quickSortTailCall(int nums[], int left, int right) {
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// 子数组长度为 1 时终止
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while (left < right) {
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|
// 哨兵划分操作
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int pivot = quickSortTailCallPartition(nums, left, right);
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// 对两个子数组中较短的那个执行快排
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if (pivot - left < right - pivot) {
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quickSortTailCall(nums, left, pivot - 1); // 递归排序左子数组
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|
left = pivot + 1; // 剩余待排序区间为 [pivot + 1, right]
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} else {
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quickSortTailCall(nums, pivot + 1, right); // 递归排序右子数组
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|
right = pivot - 1; // 剩余待排序区间为 [left, pivot - 1]
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|
}
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}
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}
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/* Driver Code */
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int main() {
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/* 快速排序 */
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int nums[] = {2, 4, 1, 0, 3, 5};
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int size = sizeof(nums) / sizeof(int);
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quickSort(nums, 0, size - 1);
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printf("快速排序完成后 nums = ");
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printArray(nums, size);
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/* 快速排序(中位基准数优化) */
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int nums1[] = {2, 4, 1, 0, 3, 5};
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|
quickSortMedian(nums1, 0, size - 1);
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|
printf("快速排序(中位基准数优化)完成后 nums = ");
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printArray(nums1, size);
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|
/* 快速排序(尾递归优化) */
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|
int nums2[] = {2, 4, 1, 0, 3, 5};
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|
quickSortTailCall(nums2, 0, size - 1);
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|
printf("快速排序(尾递归优化)完成后 nums = ");
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|
printArray(nums1, size);
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return 0;
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|
}
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70
codes/c/chapter_sorting/radix_sort.c
Normal file
70
codes/c/chapter_sorting/radix_sort.c
Normal file
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@ -0,0 +1,70 @@
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/**
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|
* File: radix_sort.c
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* Created Time: 2023-01-18
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* Author: Reanon (793584285@qq.com)
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*/
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#include "../include/include.h"
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/* 获取元素 num 的第 k 位,其中 exp = 10^(k-1) */
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int digit(int num, int exp) {
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// 传入 exp 而非 k 可以避免在此重复执行昂贵的次方计算
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return (num / exp) % 10;
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}
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/* 计数排序(根据 nums 第 k 位排序) */
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void countSort(int nums[], int size, int exp) {
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// 十进制的各位数字范围为 0~9 ,因此需要长度为 10 的桶
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int *bucket = (int *) malloc((sizeof(int) * 10));
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// 借助桶来统计 0~9 各数字的出现次数
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for (int i = 0; i < size; i++) {
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// 获取 nums[i] 第 k 位,记为 d
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int d = digit(nums[i], exp);
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// 统计数字 d 的出现次数
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bucket[d]++;
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}
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// 求前缀和,将“出现个数”转换为“数组索引”
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for (int i = 1; i < 10; i++) {
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bucket[i] += bucket[i - 1];
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}
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// 倒序遍历,根据桶内统计结果,将各元素填入暂存数组 tmp
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int *tmp = (int *) malloc(sizeof(int) * size);
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for (int i = size - 1; i >= 0; i--) {
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int d = digit(nums[i], exp);
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int j = bucket[d] - 1; // 获取 d 在数组中的索引 j
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tmp[j] = nums[i]; // 将当前元素填入索引 j
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bucket[d]--; // 将 d 的数量减 1
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}
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// 将 tmp 复制到 nums
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for (int i = 0; i < size; i++) {
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nums[i] = tmp[i];
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}
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|
}
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/* 基数排序 */
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static void radixSort(int nums[], int size) {
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// 获取数组的最大元素,用于判断最大位数
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int max = INT32_MIN;
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for (size_t i = 0; i < size - 1; i++) {
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if (nums[i] > max) {
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max = nums[i];
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}
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}
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// 按照从低位到高位的顺序遍历
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for (int exp = 1; max >= exp; exp *= 10)
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// 对数组元素的第 k 位执行「计数排序」
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// k = 1 -> exp = 1
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// k = 2 -> exp = 10
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// k = 3 -> exp = 100
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// 即 exp = 10^(k-1)
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countSort(nums, size, exp);
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}
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int main() {
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/* 基数排序 */
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int nums[] = {23, 12, 3, 4, 788, 192};
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|
int size = sizeof(nums) / sizeof(int);
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radixSort(nums, size);
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printf("基数排序完成后 nums = ");
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printArray(nums, size);
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}
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