C語言程序設計(清華鄭莉安潁蓮)chap7

1、C語言程序設計清華大學 鄭莉 安穎蓮Page 1第七講第七講 查找與排序算法查找與排序算法參考書：參考書：計算機程序設計基礎計算機程序設計基礎第十章第十章 數(shù)據(jù)結構（數(shù)據(jù)結構（C C語言版）語言版）第九章第九章C語言程序設計清華大學 鄭莉 安穎蓮Page 2本講主要內容本講主要內容 排序算法排序算法- 直接插入排序直接插入排序- 簡單選擇排序簡單選擇排序- 起泡法排序起泡法排序 查找算法查找算法- 順序查找順序查找- 折半查找折半查找C語言程序設計清華大學 鄭莉 安穎蓮Page 3排序排序 排序排序是計算機程序設計中的一種重要操作，是計算機程序設計中的一種重要操作，它的功能是將一個它的功能是將

2、一個數(shù)據(jù)元素數(shù)據(jù)元素的任意序列，重新排的任意序列，重新排列成一個按列成一個按關鍵字關鍵字有序的序列。有序的序列。- 數(shù)據(jù)元素：數(shù)據(jù)的基本單位。在計算機中通常作為數(shù)據(jù)元素：數(shù)據(jù)的基本單位。在計算機中通常作為一個整體進行考慮。一個數(shù)據(jù)元素可由若干數(shù)據(jù)項一個整體進行考慮。一個數(shù)據(jù)元素可由若干數(shù)據(jù)項組成。組成。- 關鍵字：數(shù)據(jù)元素中某個數(shù)據(jù)項的值，用它可以標關鍵字：數(shù)據(jù)元素中某個數(shù)據(jù)項的值，用它可以標識（識別）一個數(shù)據(jù)元素。識（識別）一個數(shù)據(jù)元素。C語言程序設計清華大學 鄭莉 安穎蓮Page 4內部排序與外部排序內部排序與外部排序 內部排序：內部排序：待排序的數(shù)據(jù)元素存放在計算機內待排序的數(shù)據(jù)元素存放

3、在計算機內存中進行的排序過程。存中進行的排序過程。 外部排序：外部排序：待排序的數(shù)據(jù)元素數(shù)量很大，以致待排序的數(shù)據(jù)元素數(shù)量很大，以致內存存中一次不能容納全部數(shù)據(jù)，在排序過程內存存中一次不能容納全部數(shù)據(jù)，在排序過程中尚需對外存進行訪問的排序過程。中尚需對外存進行訪問的排序過程。C語言程序設計清華大學 鄭莉 安穎蓮Page 5內部排序方法內部排序方法 插入排序插入排序- 將一個待排序序列的元素，逐個按其關鍵字的大小將一個待排序序列的元素，逐個按其關鍵字的大小插入到前面已排好的有序序列的適當位置上，直到插入到前面已排好的有序序列的適當位置上，直到待排序元素全部插入完為止。待排序元素全部插入完為止。

4、選擇排序選擇排序- 每次從待排序序列中選擇一個關鍵字最小的元素，每次從待排序序列中選擇一個關鍵字最小的元素，（當需要按關鍵字升序排列時），順序排在已排序（當需要按關鍵字升序排列時），順序排在已排序序列的最后，直至全部排完。序列的最后，直至全部排完。 交換排序交換排序- 兩兩比較待排序序列中的元素，并交換不滿足順序兩兩比較待排序序列中的元素，并交換不滿足順序要求的各對記錄，直到全部滿足順序要求為止。要求的各對記錄，直到全部滿足順序要求為止。C語言程序設計清華大學 鄭莉 安穎蓮Page 6直接插入排序直接插入排序在插入類排序方法中，因尋找插入位置的方法不同，又分為不同的插入排序方法，其中最簡單的是

5、：直接插入排序。下面舉例說明：初始狀態(tài)：初始狀態(tài)： 5 4 10 20 12 35 4 10 20 12 3插入操作：插入操作：1 1 4 4 4 5 10 20 12 34 5 10 20 12 32 2 1010 4 5 10 20 12 34 5 10 20 12 33 3 2020 4 5 10 20 12 34 5 10 20 12 34 4 1212 4 5 10 12 20 34 5 10 12 20 35 5 33 3 4 5 10 12 203 4 5 10 12 20C語言程序設計清華大學 鄭莉 安穎蓮Page 7簡單選擇排序簡單選擇排序在選擇類排序方法中，從待排序序列中選

6、擇元素的方法不同，又分為不同的選擇排序方法，其中最簡單的是：簡單選擇排序。下面舉例說明：5 4 10 20 12 5 4 10 20 12 3 3 初始狀態(tài)：初始狀態(tài)：3 3 4 4 10 20 12 5 10 20 12 53 4 10 20 12 3 4 10 20 12 5 5 第 i i 次選擇后，將選出的那個記錄與第 i i 個記錄做交換交換。3 4 5 20 12 3 4 5 20 12 1010 . .C語言程序設計清華大學 鄭莉 安穎蓮Page 8起泡排序起泡排序最簡單的交換排序方法起泡排序對具有n個元素的序列按升序進行起泡排序的步驟：首先將第一個元素與第二個元素進行比較，若為

7、逆序，則將兩元素交換。然后比較第二、第三個元素，依次類推，直到第n-1和第n個元素進行了比較和交換。此過程稱為第一趟起泡排序。經(jīng)過第一趟，最大的元素便被交換到第n個位置。對前n-1個元素進行第二趟起泡排序，將其中最大元素交換到第n-1個位置。如此繼續(xù)，直到某一趟排序未發(fā)生任何交換時，排序完畢。對n個元素的序列，起泡排序最多需要進行n-1趟。C語言程序設計清華大學 鄭莉 安穎蓮Page 9起泡排序舉例起泡排序舉例對整數(shù)序列對整數(shù)序列 8 5 2 4 3 8 5 2 4 3 按升序排序按升序排序8524352438243582345823458初始狀態(tài)第一趟結果第二趟結果第三趟結果第四趟結果小的逐

8、漸上升每趟沉下一個最大的C語言程序設計清華大學 鄭莉 安穎蓮Page 10查找查找 查找查找- 所謂查找，就是在一個數(shù)據(jù)元素的集合中，按照某種方式所謂查找，就是在一個數(shù)據(jù)元素的集合中，按照某種方式找出所需要的特定數(shù)據(jù)元素的過程。找出所需要的特定數(shù)據(jù)元素的過程。 兩種最簡單的查找方法：兩種最簡單的查找方法：- 順序查找順序查找從數(shù)據(jù)序列第一個元素開始，將給定值逐個與各元素的關從數(shù)據(jù)序列第一個元素開始，將給定值逐個與各元素的關鍵值比較，直到找到相等者。若找不到相等者，便是查找鍵值比較，直到找到相等者。若找不到相等者，便是查找不成功。不成功。- 折半查找（二分法查找）折半查找（二分法查找）對于已按關

9、鍵字排序的序列，經(jīng)過一次比較，可將序列分對于已按關鍵字排序的序列，經(jīng)過一次比較，可將序列分割成兩部分，然后只在有可能包含待查元素的一部分中繼割成兩部分，然后只在有可能包含待查元素的一部分中繼續(xù)查找，并根據(jù)試探結果繼續(xù)分割，逐步縮小查找范圍，續(xù)查找，并根據(jù)試探結果繼續(xù)分割，逐步縮小查找范圍，直至找到或找不到為止。直至找到或找不到為止。C語言程序設計清華大學 鄭莉 安穎蓮Page 11折半查找舉例折半查找舉例用折半查找法，在下列序列中查找值為用折半查找法，在下列序列中查找值為2121的元素：的元素：L=1513192137566475808892H=11M =INT(L+H)/2)=6513192137L=1H=M-1=5M=INT(L+H)/2)=3M2137HL=M+1=4LM=INT(L+H)/2)=4MC語言程序設計清華大學 鄭莉 安穎蓮Page 12查找與排序算法綜合應用舉例查找與排序算法綜合應用舉例 題目：使用前面介紹的三種排序、兩種查找算題目：使用前面介紹的三種排序、兩種查找算法，對若干人的姓名（字符串）進行排序和查法，對若干人的姓名（字符串）進行排序和查找。找。 編程要點：編程要點：- 查找、排序算法如前所述查找、排序算法如前所述- 對若干字符串進行排序，為避免大量的數(shù)據(jù)交換，對若干字符串進行排序，為避免大量的數(shù)據(jù)交換，應使用指