排序（冒泡、选择、插入、希尔、归并、快速）

冒泡排序

基本原理

冒泡排序（英语：Bubble Sort）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，如果他们的顺序（如从大到小、首字母从A到Z）错误就把他们交换过来。

void Bubble_Sort(int *num,int numesize){  for (int i = 0; i < numesize; ++i) {  for (int j = 0; j <numesize- i-1; ++j) {  if(num[j]>num[j+1]){  int temp = num[j];  num[j] = num[j+1];  num[j+1] = temp;  }  }  }  
}

选择排序

基本原理

选择排序（Selection sort）是一种简单直观的排序算法。它的工作原理如下。首先在未排序序列中找到最小（大）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（大）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 Selection_Sort(int *num ,int numsize){  for (int i = 0; i < numsize; ++i) {  int mind = i;  for (int j = i+1; j < numsize; ++j) {  if(num[j]<num[mind]){  mind = j;  }  }  int temp = num[i];  num[i] = num[mind];  num[mind] = temp;  }  
}

插入排序

基本原理

插入排序（英语：Insertion Sort）是一种简单直观的排序算法。它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，通常采用in-place排序（即只需用到 {\displaystyle O(1)} {\displaystyle O(1)}的额外空间的排序），因而在从后向前扫描过程中，需要反复把已排序元素逐步向后挪位，为最新元素提供插入空间。

void InsertionSort(int* num,int numsize){  for (int i = 1; i < numsize; ++i) {  int temp = num[i];  for (int j = i-1; j < numsize; ++j) {  if(num[j]>temp){  num[j+1] = num[j];  j--;  }  num[j+1] = temp;  }  }  
}

希尔排序

基本原理

希尔排序，也称递减增量排序算法，是插入排序的一种更高效的改进版本。希尔排序是非稳定排序算法。

void shell_sort(int arr[], int len) {int gap, i, j;int temp;for (gap = len >> 1; gap > 0; gap = 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;}
}

归并排序

把数据分为两段，从两段中逐个选最小的元素移入新数据段的末尾。可从上到下或从下到上进行。
迭代法

void merge_sort(int arr[], int len) {int* a = arr;int* b = (int*) malloc(len * sizeof(int));int seg, start;for (seg = 1; seg < len; seg += seg) {for (start = 0; start < len; start += seg + seg) {int low = start, mid = min(start + seg, len), high = min(start + seg + seg, len);int k = low;int start1 = low, end1 = mid;int start2 = mid, end2 = high;while (start1 < end1 && start2 < end2)b[k++] = a[start1] < a[start2] ? a[start1++] : a[start2++];while (start1 < end1)b[k++] = a[start1++];while (start2 < end2)b[k++] = a[start2++];}int* temp = a;a = b;b = temp;}if (a != arr) {int i;for (i = 0; i < len; i++)b[i] = a[i];b = a;}free(b);
}

递归法

void merge_sort_recursive(int arr[], int reg[], int start, int end) {if (start >= end)return;int len = end - start, mid = (len >> 1) + start;int start1 = start, end1 = mid;int start2 = mid + 1, end2 = end;merge_sort_recursive(arr, reg, start1, end1);merge_sort_recursive(arr, reg, start2, end2);int k = start;while (start1 <= end1 && start2 <= end2)reg[k++] = arr[start1] < arr[start2] ? arr[start1++] : arr[start2++];while (start1 <= end1)reg[k++] = arr[start1++];while (start2 <= end2)reg[k++] = arr[start2++];for (k = start; k <= end; k++)arr[k] = reg[k];
}
void merge_sort(int arr[], const int len) {int reg[len];merge_sort_recursive(arr, reg, 0, len - 1);
}

快速排序

基本原理

在区间中随机挑选一个元素作基准，将小于基准的元素放在基准之前，大于基准的元素放在基准之后，再分别对小数区与大数区进行排序。
迭代法

typedef struct _Range {int start, end;
} Range;
Range new_Range(int s, int e) {Range r;r.start = s;r.end = e;return r;
}
void swap(int *x, int *y) {int t = *x;*x = *y;*y = t;
}
void quick_sort(int arr[], const int len) {if (len <= 0)return; // 避免len等於負值時引發段錯誤（Segment Fault）// r[]模擬列表,p為數量,r[p++]為push,r[--p]為pop且取得元素Range r[len];int p = 0;r[p++] = new_Range(0, len - 1);while (p) {Range range = r[--p];if (range.start >= range.end)continue;int mid = arr[(range.start + range.end) / 2]; // 選取中間點為基準點int left = range.start, right = range.end;do{while (arr[left] < mid) ++left;   // 檢測基準點左側是否符合要求while (arr[right] > mid) --right; //檢測基準點右側是否符合要求if (left <= right){swap(&arr[left],&arr[right]);left++;right--;               // 移動指針以繼續}} while (left <= right);if (range.start < right) r[p++] = new_Range(range.start, right);if (range.end > left) r[p++] = new_Range(left, range.end);}
}

递归法：

void swap(int *x, int *y) {int t = *x;*x = *y;*y = t;
}
void quick_sort_recursive(int arr[], int start, int end) {if (start >= end)return;int mid = arr[end];int left = start, right = end - 1;while (left < right) {while (arr[left] < mid && left < right)left++;while (arr[right] >= mid && left < right)right--;swap(&arr[left], &arr[right]);}if (arr[left] >= arr[end])swap(&arr[left], &arr[end]);elseleft++;if (left)quick_sort_recursive(arr, start, left - 1);quick_sort_recursive(arr, left + 1, end);
}
void quick_sort(int arr[], int len) {quick_sort_recursive(arr, 0, len - 1);
}