C语言版--单链表排序,冒泡排序,选择排序,插入排序,快速排序,应有尽有,保证看懂,没有bug!交换节点版本!

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了C语言版--单链表排序,冒泡排序,选择排序,插入排序,快速排序,应有尽有,保证看懂,没有bug!交换节点版本!。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

一.废话不多说,直接上代码。如果想看双向循环链表的朋友,可以在我的博客里找。

你好

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct node
{
    int data;
    struct node *next;
}node;

//生成一个节点
node *initList(void)
{
    node *new = malloc(sizeof(node));

    if(!new)
    {
        printf("malloc fail!\n");
        return NULL;
    }

    new->data = 0;
    new->next = NULL;

    return new;
}

//头插法
void head_insert(node *head, node *new)
{
    new->next = head->next;
    head->next = new;
}

//遍历
node *traverse(node *head)
{
    for(node *p = head->next; p; p = p->next)
    {
        printf("%d ", p->data);
    }

    printf("\n");
}


//冒泡排序,最优版本
void bubble_sort(node *head)
{
    int flag;
    node  *p, *prev, *tail;

    tail = NULL;   //tail以及tail后面的是排好序的元素,第一次还没有排好,所以为NULL
    
    while(1)
    {
        flag = 1;   //flag用来标志是否已经排好序

        //每次从head->next开始遍历,直到tail结束, prev是p的前驱节点
        for(prev = head, p = head->next; p && p->next != tail; prev = prev->next)
        {
            //交换后,p已经移动到后面,不需要再遍历下一个
            if(p->data > p->next->data)
            {
                flag = 0;      //修改flag=0,标志本轮循环交换过
                prev->next = p->next;    //弹出p节点
                p->next = p->next->next; //插入p节点
                prev->next->next = p;    //原来的p->next已经修改,需要用prev->next代替
            }
            else //没有交换就继续遍历下一个
            {
                p = p->next;
            }
        }
        
        printf("本轮排序移动出的最大值:%d\n", p->data);
        traverse(head);   显示每一轮排序结果

        if(flag)   //如果内层循环中都没有交换过,则所有节点都已经是排好序的
        {
            printf("冒泡排序结束!\n");
            break;
        }

        tail = p;  //tail向前移一个,tail以及tail后面的是排好序的元素
    }
}

//选择排序,初级版本
void choose_sort1(node *head)
{
    node *p, *q, *max, *prior;
    
    p = malloc(sizeof(node));  //生成一个p节点
    p->next = head->next;      //p取代head
    head->next = NULL;         //head是空链表
    
    while(p->next)
    {
        prior = p;
        max = prior->next;

        for(q = max; q->next; q = q->next)
        {
            if(max->data < q->next->data)
            {
                max = q->next;
                prior = q;
            }
        }
        
        //从p链表中弹出一个最大的节点,用头插法插入到head链表中
        prior->next = max->next;  
        max->next = head->next;
        head->next = max;
    }

    free(p);
}

//选择排序,最优版本
void choose_sort(node *head)
{
    node *q, *min, *prev, *tail;
    
    //tail及tail前面是排好序的,每次从tail后面选出一个最小值,插入到tail前面,直到等于NULL结束
    //要额外保证p->next!=NULL,因为内层循环q=p->next; 用q->next来判断是否为空,可能会越界
    for(tail = head; tail && tail->next; tail = tail->next)
    {
        //prev是min的前驱节点,q用来遍历,从min->next直到head链表最后一个
        for(prev = tail, min = tail->next, q = tail->next; q->next; q = q->next)
        {
            if(min->data > q->next->data) //找到一个更小的节点,就记录
            {
                min = q->next;     
                prev = q;         //单链表要额外记录min的前驱节点
            }
        }

        printf("本轮排序选择出的最小值:%d\n", min->data);
        if(min != tail->next)   //如果找到比min更小的节点,就插入到p后面
        {
            prev->next = min->next;
            min->next = tail->next;
            tail->next = min;
        }

        traverse(head);   //显示每一轮排序结果
    }
}

//插入排序,最优版本
void insert_sort(node *head)
{
    //头结点是空的或者表是空的或者表只有一个节点时候不用排
    if(!head || !head->next||!head->next->next) 
    {
        return;
    }

    node *p, *q, *tail;

    //head->next->next开始遍历,tail及tail前面的是排好序的,p是本轮待插入值, p是NULl时结束
    for(tail = head->next, p = tail->next; p; p = tail->next)
    {
        //从head->next开始遍历,直到tail结束
        for(q = head; q != tail; q = q->next)
        {
            if(p->data < q->next->data) //把插入后结束本次遍历
            {
                tail->next = p->next;

                p->next = q->next;
                q->next = p; 
                break;
            }
        }

        printf("本轮排序插入值:%d, ", p->data);

        if(tail == q)   //在tail前面没有插入,就下移
        {
            printf("已处于插入位置\n");
            tail = tail->next;
        }
        else
        {
            //p已经处于插入位置,显示时需要用p->next->data
            printf("插入到%d的前面\n", p->next->data);
        }

        traverse(head);  //显示每一轮排序结果
    }
}

//快速排序的每一次划分
node *partition(node *head, node *tail)
{
    //头结点是空的或者表是空的或者表只有一个节点时候不用排
    //已经在调用函数前判断好了,进来的链表都是至少有两个元素的
    node *p, *prev, *basic; 

    basic = head->next;  //basic是基准点

    //从baisc后面开始遍历,找到比baisc小的就插入到head后面,直到tail结束,prev是p的前驱节点
    //这里head可以理解为本次待划分的链表的头结点,tail是链表的最后一个节点的下一个可以理解为NULL
    for(prev = basic, p = basic->next; p && p != tail; p = prev->next)
    {
        if(basic->data > p->data)  //用头插入法把所有比baisc小插入到head后面
        {
            prev->next = p->next;
            p->next = head->next;
            head->next = p;
        }
        else  //没有找到比basic小的就一直后移,prev与p同时后移
        {
            prev = prev->next;  
        }
    }

    return basic;  
}

//快速排序
void quick_sort(node *head, node *tail)
{
    //头结点是空的或者表是空的或者表只有一个节点时候不用排
    //tail是链表的结束点,一开始等于NULL,后面等于basic
    if(!head || head->next == tail || head->next->next == tail)
    {
        return ;
    }
   
    //baisc前的节点都比basic小,baisc后的节点都比baisc大
    node *basic = partition(head, tail);  
    printf("本次划分节点:%d\n", basic->data);

    quick_sort(head, basic); //把head->next到basic前一个进行递归排序
    quick_sort(basic, tail); //从basic->next到tail前一个进行递归排序
}

int main(void)
{
    int i, len;
    node *head, *new, *p, *q;

    printf("请输入单链表的长度: ");
    scanf("%d", &len);

    head = initList();
    head->data = len;

    printf("请输入元素:");
    for(int i = 0; i<len; i++)
    {
        new = initList();
        scanf("%d", &new->data);
        head_insert(head, new);
    }

    printf("请选择排序方式,1.选择排序 2.冒泡排序 3.插入排序 4.快速排序: ");
    scanf("%d", &i);
    
    printf("排序前:\n");
    traverse(head);
    switch(i)
    {
        case 1:
            choose_sort(head);
            break;
        
        case 2:
            bubble_sort(head);
            break;

        case 3:
            insert_sort(head);
            break;

        case 4:
            quick_sort(head, NULL);
            break;
    }

    printf("由小到大排序后:\n");
    traverse(head);
    
    return 0;
}

       

温馨提示:

        如果复制时发现有缩进报错,后者空格报错等问题,以VScode为例,可以按Ctrl+F,复制一个报错的空格,然后替换成一个手打的空格键,具体操作可以搜搜,可以看我的博客。

具体截图:以 12 34 78 56 23 99 34 12 45 76为例,其他朋友可以自己举

选择排序

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冒泡排序

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插入排序

c语言 单链表排序,数据结构,排序算法,数据结构,c语言

快速排序

c语言 单链表排序,数据结构,排序算法,数据结构,c语言

二.代码分析

        如果你认真看完上述的代码和注释,那么,我可以大概率保证你基本可以看懂了单链表的排序,其实也不难,就是在关键步骤和控制条件。下面来仔细分析每个排序的关键步骤和控制条件。

冒泡排序

        思路:冒泡排序就是从首元结点开始,左右两两比较大小,以从小到大排序为例,如果比后面一个的节点大,就交换,然后继续往后比较,直到到达已经排好的元素为止。

        特点:每一轮冒泡排序结束后,总会把最大的节点放到最后面,不断的往前移,直到头结点,就结束了。

        注意的地方:单链表的交换,不同于数组的交换,单链表的交换后,以p和q为例,p在q的前面,如果p->data > q->data,就交换p和q节点,交换后p已经处于下一次待交换的位置,所以不需要在p = p->next了,否则会漏了一个没排,出错,需要特别注意!

        优化地方:1.设置flag,来标志链表中的元素是否已经是排好序的,因为这里做可以用一次循环判断出链表中的元素是否已经排好,而不用进行无用的多层循环。2.设置一个tail,来指明后面的节点是排好的,当遍历到tail时,就结束本轮循环,同时tail前移一个。

选择排序

        思路:选择排序就是每次从未排好的节点中,通过遍历比较大小的方法,选择出一个最小的(以从小到大排为例),然后插入到排好的后面,这样,每轮循环就可以选出一个最小的,直到全部插入完为止。

        特点:跟插入排序很像,但两者略有不同,选择排序先选出最小的,然后直接插入到排好元素的后面,而插入排序是直接选出一个节点,然后通过和排好的元素进行比较大小来插入到合适的位置。

        注意的地方:以从小到大排为例,采用尾插法应该是每次选取最小的,如果采用头插法应该是每次选取最大的。

        优化地方:如果这个节点本来就处于待插入地方,即当前最小的,就不需要交换了,直接进行下一轮。写了两版本的一个是生成一个p节点来取代head头结点, 然后直接把每次选择出的节点直接插入到后面,然后再重新让head取代p指向排好序的节点。另外一个版本的是设置一个tail标志,之所以说有点像插入排序,就是体现在这里了。

插入排序

        思路:插入排序就是每次直接从未排好序的节点中拿一个出来,一般是下一个;然后在排好序的节点中通过遍历的方法来比较应该插入到的位置,直到插完为止。

        特点:直接选一个插入,不像选择排序那样,先选了,再插入。

        注意的地方:需要设置标志tail来指明已经排好的节点的界限,遍历查找插入位置时,遇到tail,说明待插入节点是已经排好的节点中最大的,不需要插入,同时tail要后移一个。

        优化地方:tail标志和直接插入。

快速排序

        思路:每次选中一个基准点,然后从基准点后面开始遍历,如果找到比基准点小节点(以从小到大排为例),就插入到基准点前面,直到链表的尾部,结束。这样每一次划分后,处于基准点前面的节点都比基准点小,处于基准点后面的节点都比基准点大。然后分别递归划分基准点前的节点和后的节点。

        特点:每次划分结束后能找到一个基准点,可以看成是中位数,然后递归。有点像二分查找,跟一颗二叉树差不多。

        注意的地方:第一次传参数时,传head(头节点)和NULL。而且需要严格控制退出条件,头结点为空,或者没有节点,或者只有一个节点时,不用排,直接返回。

        优化的地方:没啥好讲的,还有另外一种划分方法,就是数组常用的,就是往中间靠的方法,一个head和tail,如果head<tail,tail就一直往前移,然后如果head<tail,head就一直往后移,直到head == tail是就是本次划分的基准点。详情可以看我的博客里的双向循环链表排序。由于这里是单链表,tail往前移后花费很大的代价,所以不采用,双向循环链表有前指针prev,可以采用。

三.总结

        单链表的排序相比数组的排序来说,是相对困难的,主要是在元素方面,数组不用考虑什么,直接交换元素,而链表相对灵活,一般是交换节点。如果你写的链表是用交换元素的方式的,我只能说,你写了假的的链表排序,因为你抛弃了链表的灵魂。链表的交换节点一般是插入的方法,头插后者尾插,同时还得记录一下前驱节点的位置,笔者为了优化算法,下了很大功夫,在排序中尽量在记录前驱节点的同时,尽量少记录待交换节点(前驱节点的下一个节点)。

        如果你会写单链表的排序,那么我可以说,你一定会写双向循环链表的排序,因为基本可以直接复制过来,只是把判断链表最后一个节点的条件由NULL改成head而已,因为循环嘛,最后一个节点的下一个就是头结点了,而单链表的最后一个节点的下一个就是NULL了。

        想看双向循环链表的朋友可以去我的博客里看。最后希望朋友你可以给我一个点赞,收藏,评论和转发,你们的支持是我最大的动力。如果有讲错的地方,请朋友大胆指出,谢谢!毕竟刚开始写博客。绝对原创!文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-770041.html

到了这里,关于C语言版--单链表排序,冒泡排序,选择排序,插入排序,快速排序,应有尽有,保证看懂,没有bug!交换节点版本!的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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