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バブルソートとそのC言語汎用連続型ソートコード

2024-07-12

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バブルソートとそのC言語汎用連続型ソートコード

バブルソート

バブル ソートは交換ソートの一種です。

  1. 基本的な考え方: いわゆる交換とは、シーケンス内の 2 つのレコードのキー値の比較結果に基づいて、シーケンス内の 2 つのレコードの位置を交換することです。
  2. 交換ソートの特徴は、キー値が大きいレコードが順序の最後に移動し、キー値が小さいレコードが順序の先頭に移動することです。

そしてバブルソート昇順で走査されるたびに、ソートされていないコレクションは次のようになります。大きい値ほど後ろに移動(または小さいものを前に移動して) 並べ替えます。

アニメーション表示：

ここに画像の説明を挿入します

バブルソートの機能の概要:

  1. バブルソートはとてもわかりやすいソートです
  2. 時間計算量: O(N^2)
  3. 空間の複雑さ: O(1)
  4. 安定性: 安定

バブルソート整数データ参照コード (VS2022C ロケール):

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

void swap(int* a, int* b)
{
	int temp = *a;
	*a = *b;
	*b = temp;
}

//			要排序的数组	 数组大小
int bubbleSort(int* arr, int sz)
{
	// 1.n个数中，每次交换前需要比较两个数字，则比较次数为n - 1
	for (int i = 0; i < sz - 1; ++i)
	{
		bool flag = true;						// 3.检查是否有序

		// 2.在 “1.” 的基础之上，i每循环一次，必定有一个数排好到后面，则 “- i" 来优化
		for (int j = 0; j < sz - 1 - i; ++j)
		{
			if (arr[j] > arr[j + 1])
			{
				flag = false;					// 3.表示无序
				swap(&arr[j], &arr[j + 1]);
			}
		}

		if (flag == true)						// 3.有序直接退出循环
		{
			break;
		}
	}
}

int main()
{
	int arr[10] = { 3, 9, 2, 7, 8, 5, 6, 1, 10, 4 };
	int sz = 10;

	bubbleSort(arr, sz);
	for (int i = 0; i < sz; ++i)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}

	return 0;
}

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バブルソート C言語一般連続型ソートコード

上記の C 言語のバブル ソート コードは、整数のソートのみをサポートしています。ここでは、次のように拡張されています。一般的な順次ソートコード。

C 言語の組み込み qsort ソートを参照してください。
ここに画像の説明を挿入します

関数は次のように取得できます。
ここに画像の説明を挿入します

void swap(char* a, char* b, size_t width)
{
	for (int i = 0; i < width; ++i)
	{
		char temp = *(a + i);
		*(a + i) = *(b + i);
		*(b + i) = temp;
	}
}

//			要排序的数组	   数组大小	   每个元素宽度		比较的函数指针
int bubbleSort(void* base, size_t sz, size_t width, int (*compare)(const void* e1, const void* e2))
{
	// 1.n个数中，每次交换前需要比较两个数字，则比较次数为n - 1
	for (int i = 0; i < sz - 1; ++i)
	{
		bool flag = true;						// 3.检查是否有序

		// 2.在 “1.” 的基础之上，i每循环一次，必定有一个数排好到后面，则 “- i" 来优化
		for (int j = 0; j < sz - 1 - i; ++j)
		{
			if (compare((char*)base + j * width, (char*)base + j * width + width) > 0)
			{
				flag = false;					// 3.表示无序
				swap((char*)base + j * width, (char*)base + j * width + width, width);
			}
		}

		if (flag == true)						// 3.有序直接退出循环
		{
			break;
		}
	}
}

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実際に必要なのは、そのうち 2 か所が大幅に変更されました、一般的な並べ替えを取得できます。

比較方法の変更:

比較方法を次のように変更します。関数ポインタユーザーができるように、独自の比較型関数を作成する(組み込み型だけでなく、struct で定義された型も含みますが、前提として継続的に）
ここに画像の説明を挿入します

ここに画像の説明を挿入します
ユーザーが整数をソートする場合、ユーザー自身が作成した比較は次のようになります (参照のみ、メソッドは一意ではありません)。

int cmp(const void* e1, const void* e2)
{
	// (int*)e1 表示将泛型指针转为整型指针
	// *((int*)e1) 表示对整型指针解引用从而得到整型的数 
	// 两整型的数相减，为正则e1大，为负则e2大，为0则相等
	return *((int*)e1) - *((int*)e2);
}

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交換方法の変更:

ここで必要なのは、交換方法をバイト単位の交換に変更することだけです。
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次に、スワップを次のように変更する必要があります。

void swap(char* a, char* b, size_t width)
{
	// a 和 b 表示两个数开始的地址
	// a + i 表示 a 元素第 i 块字节的地址，同理于b
	// *(a + i) 表示 a 元素第 i 块字节的内容，同理于b
	// 通过一个字节一个字节的交换，确保内容不会丢失
	for (int i = 0; i < width; ++i)
	{
		char temp = *(a + i);
		*(a + i) = *(b + i);
		*(b + i) = temp;
	}
}

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結果の検証:

組み込みタイプ:

ここに画像の説明を挿入します
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完全なコード:

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

void swap(char* a, char* b, size_t width)
{
	for (int i = 0; i < width; ++i)
	{
		char temp = *(a + i);
		*(a + i) = *(b + i);
		*(b + i) = temp;
	}
}

//			要排序的数组	   数组大小	   每个元素宽度		比较的函数指针
int bubbleSort(void* base, size_t sz, size_t width, int (*compare)(const void* e1, const void* e2))
{
	// 1.n个数中，每次交换前需要比较两个数字，则比较次数为n - 1
	for (int i = 0; i < sz - 1; ++i)
	{
		bool flag = true;						// 3.检查是否有序

		// 2.在 “1.” 的基础之上，i每循环一次，必定有一个数排好到后面，则 “- i" 来优化
		for (int j = 0; j < sz - 1 - i; ++j)
		{
			if (compare((char*)base + j * width, (char*)base + j * width + width) > 0)
			{
				flag = false;					// 3.表示无序
				swap((char*)base + j * width, (char*)base + j * width + width, width);
			}
		}

		if (flag == true)						// 3.有序直接退出循环
		{
			break;
		}
	}
}

int cmp(const void* e1, const void* e2)			// 对整形
{
	return *((int*)e1) - *((int*)e2);
}

int cmp1(const void* e1, const void* e2)		// 对字符
{
	return *((char*)e1) - *((char*)e2);
}

int cmp2(const void* e1, const void* e2)		// 对浮点
{
	double num1 = *(double*)e1;
	double num2 = *(double*)e2;

	// double 返回与 int 冲突会影响，只需更改一下返回逻辑
	return num1 > num2 ? 1 : -1;
}

int main()
{
	int arr[10] = { 3, 9, 2, 7, 8, 5, 6, 1, 10, 4 };
	int sz = 10;

	bubbleSort(arr, sz, sizeof(int), cmp);
	for (int i = 0; i < sz; ++i)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	printf("n");

	char arr1[10] = { 3, 9, 2, 7, 8, 5, 6, 1, 10, 4 };

	double arr2[10] = { 3.1, 9.4, 2.9, 7.8, 8.8, 5.1, 6.2, 1.0, 10.1, 4.4 };

	bubbleSort(arr1, sz, sizeof(char), cmp1);

	bubbleSort(arr2, sz, sizeof(double), cmp2);

	for (int i = 0; i < sz; ++i)
	{
		printf("%d ", arr1[i]);
	}
	printf("n");

	for (int i = 0; i < sz; ++i)
	{
		printf("%.2lf ", arr2[i]);
	}
	printf("n");

	return 0;
}

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カスタムタイプ:

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完全なコード:

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
#include <string.h>

void swap(char* a, char* b, size_t width)
{
	for (int i = 0; i < width; ++i)
	{
		char temp = *(a + i);
		*(a + i) = *(b + i);
		*(b + i) = temp;
	}
}

//			要排序的数组	   数组大小	   每个元素宽度		比较的函数指针
int bubbleSort(void* base, size_t sz, size_t width, int (*compare)(const void* e1, const void* e2))
{
	// 1.n个数中，每次交换前需要比较两个数字，则比较次数为n - 1
	for (int i = 0; i < sz - 1; ++i)
	{
		bool flag = true;						// 3.检查是否有序

		// 2.在 “1.” 的基础之上，i每循环一次，必定有一个数排好到后面，则 “- i" 来优化
		for (int j = 0; j < sz - 1 - i; ++j)
		{
			if (compare((char*)base + j * width, (char*)base + j * width + width) > 0)
			{
				flag = false;					// 3.表示无序
				swap((char*)base + j * width, (char*)base + j * width + width, width);
			}
		}

		if (flag == true)						// 3.有序直接退出循环
		{
			break;
		}
	}
}

typedef struct Student
{
	char name[20];
	int age;
	char id[10];
} Student;

int cmpAge(const void* e1, const void* e2)
{
	return ((Student*)e1)->age - ((Student*)e2)->age;
}

int cmpId(const void* e1, const void* e2)
{
	return strcmp(((Student*)e1)->id, ((Student*)e2)->id);
}

int main()
{
	Student arr[5] = {
		{.name = "张三", .age = 20, .id = "1" },
		{.name = "李四", .age = 21, .id = "2" },
		{.name = "王二", .age = 18, .id = "3" },
		{.name = "麻子", .age = 30, .id = "4" } };
	
	int sz = 4;

	bubbleSort(arr, sz, sizeof(Student), cmpAge);

	printf("以年龄排序：n");
	for (int i = 0; i < sz; ++i)
	{
		printf("%s ", arr[i].name);
		printf("%d ", arr[i].age);
		printf("%sn", arr[i].id);
	}
	printf("n");

	bubbleSort(arr, sz, sizeof(Student), cmpId);

	printf("以ID排序：n");
	for (int i = 0; i < sz; ++i)
	{
		printf("%s ", arr[i].name);
		printf("%d ", arr[i].age);
		printf("%sn", arr[i].id);
	}
	printf("n");

	return 0;
}

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知らせ：

上記のコード不連続データの場合は無効、リンクされたリストの各要素などポインタ接続によって保存されるを解決するには、compare関数とswap関数を変更する必要があります。

個人プロフィール

彼は 30 年以上テクノロジーの研究に専念しており、java、linux、javascript、php、css などのさまざまな言語に堪能であり、オープンソース分野で多くの貢献を行っています。将来の参考のために技術開発におけるいくつかの問題を共有する開発者ドキュメント ステーション。

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