forked from yzhu798/CodingInterviewsNotes
-
Notifications
You must be signed in to change notification settings - Fork 0
Expand file tree
/
Copy pathsort.cpp
More file actions
536 lines (470 loc) · 13.1 KB
/
sort.cpp
File metadata and controls
536 lines (470 loc) · 13.1 KB
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
#include "sort.h"
#include<time.h>
#include<cstdlib>
#include<cstring>
Sort::Sort()
{
}
Sort::Sort(int size)
{
generateRandomArray(size,0,size);
}
Sort::Sort(int size, int minValue, int maxValue)
{
generateRandomArray(size,minValue,maxValue);
}
void Sort::swap(vector<int> &arr, int i, int j)
{
int temp =arr[i];
arr[i] = arr[j] ;
arr[j] = temp ;
// arr[i] = arr[i] ^ arr[j];
// arr[j] = arr[i] ^ arr[j];
// arr[i] = arr[i] ^ arr[j];
}
void Sort::stdSort(const vector<int> &arr)
{
arr2 =arr;
std::sort(arr2.begin(),arr2.end());
}
void Sort::stdswap(vector<int> &arr, int i, int j)
{
std::swap(arr[i],arr[j]);
}
void Sort::printf(const vector<int> &arr)
{
cout<<__FUNCTION__<<endl;
for(auto i:arr){
cout<< i<<" ";
}
cout<<endl;
cout<<endl;
}
void Sort::generateRandomArray(int size, int minValue, int maxValue)
{
arr.resize(size);
srand(time(0));
for(int i=0;i<size ;i++){
arr[i] = (rand())% (maxValue -minValue +1) +minValue;
}
}
bool Sort::check_result(vector<int> &arr, vector<int> &arr2)
{
if(arr.size() !=arr2.size()){
return false;
}else{
for(int i=0;i<arr.size();i++){
if(arr[i] != arr2[i]){
return false;
}
}
return true;
}
}
vector<int> Sort::getArr() const
{
return arr;
}
void Sort::setArr(const vector<int> &value)
{
arr = value;
}
// 冒泡排序
void Sort::BubbleSort(vector<int> &arr)
{
cout<<__FUNCTION__<<endl;
if(arr.size() <2){
return ;
}
bool hasSorted = false; //有序
// 1 ?比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换它们两个;
// 2 ?对每一对相邻元素作同样的工作,从开始第一对到结尾的最后一对,
// 这样在最后的元素应该会是最大的数;
// 3 ?针对所有的元素重复以上的步骤,除了最后一个;
// 4 ?重复步骤1~3,直到排序完成。
// 原始
// 38 50 53 83 36 30 21 97
// BubbleSort
// 97 1
// 83 97 2
// 53 83 97 3
// 50 53 83 97 4
// 36 38 50 53 83 97 5
// 21 30 36 38 50 53 83 97 6 OK
for (int end = arr.size() - 1; end > 0 && (!hasSorted); end--) {
hasSorted =true;
for (int i = 0; i < end; i++) {
if (arr[i] > arr[i + 1]) {
swap(arr, i, i + 1);
hasSorted = false;
}
}
// if(hasSorted)
// return;
}
}
// 插入排序
void Sort::insertionSort(vector<int> &arr)
{
// cout<<__FUNCTION__<<endl;
if(arr.size() <2){
return ;
}
// i是第几次对比的数据,i-1是之前有序的数据
// ..... 5 3 4 8 9
// ..... i-1 i——————————-——》 i待插入的数据
// ..... i-1 i
// ..... j j=[i-1]是
// 26 3 79 99 86 77 0 10
//
// 3 26
// 3 26 79
// 3 26 79 99
// 3 26 79 86 99
// 3 26 77 79 86 99
// 0 3 26 77 79 86 99
// 0 3 10 26 77 79 86 99
// ?从第一个元素开始,该元素可以认为已经被排序;
// ?取出下一个元素,在已经排序的元素序列中从后向前扫描;
// ?如果该元素(已排序)大于新元素,将该元素移到下一位置;
// ?重复步骤3,直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置;
// ?将新元素插入到该位置后;
// ?重复步骤2~5。
#if 1
for (int i = 1; i < arr.size(); i++) {
#if 0
int j = i - 1;
for (; j >= 0 && arr[j] > arr[j + 1]; j--) {
swap(arr, j, j + 1);
}
#else
// 优化版本 ERR
int temp = arr[i];
int newPos = i-1;
/* i 之前的元素都是有序的,找到比temp小的插入到他后面,
* 比temp大的,需要往后挪一个位置*/
for (; newPos >= 0 && arr[newPos] > temp; newPos--) {
arr[newPos+1] = arr[newPos];
}
arr[newPos+1] = temp;
for(auto i:arr){
cout<<i<<" ";
}
cout<<endl;
#endif
}
#endif
}
// 选择排序
void Sort::selectionSort(vector<int> &arr)
{
cout<<__FUNCTION__<<endl;
if(arr.size() <2){
return ;
}
// ?初始状态:无序区为R[1..n],有序区为空;
// ?第i趟排序(i=1,2,3…n-1)开始时,当前有序区和无序区分别为R[1..i-1]和R(i..n)。
// 该趟排序从当前无序区中-选出关键字最小的记录 R[k],将它与无序区的第1个记录R交换,
// 使R[1..i]和R[i+1..n)分别变为记录个数增加1个的新有序区和记录个数减少1个的新无序区;
// ?n-1趟结束,数组有序化了。
// printf
// 2 32 42 45 29 72 52 74
// selectionSort
// 2 32 42 45 29 72 52 74
// 2 29 42 45 32 72 52 74
// 2 29 32 45 42 72 52 74
// 2 29 32 42 45 72 52 74
// 2 29 32 42 45 72 52 74
// 2 29 32 42 45 52 72 74
// 2 29 32 42 45 52 72 74
// result :1
for (int i = 0; i < arr.size() - 1; i++) {
int minIndex = i; //从第A[i=0]个数据开始,,并且排序后将值放在minIndex位置
// 每次选择一个待排序 [i+1]...>的数据最小值
for (int j = i + 1; j < arr.size(); j++) {
minIndex = arr[j] < arr[minIndex] ? j : minIndex;
}
swap(arr, i, minIndex);
}
}
// 堆排序
void Sort::heapSort(vector<int> &arr)
{
// ?将初始待排序关键字序列(R1,R2….Rn)构建成大顶堆,此堆为初始的无序区;
// ?将堆顶元素R[1]与最后一个元素R[n]交换,
// 此时得到新的无序区(R1,R2,……Rn-1)和新的有序区(Rn),
// 且满足R[1,2…n-1]<=R[n];
// ?由于交换后新的堆顶R[1]可能违反堆的性质,
// 因此需要对当前无序区(R1,R2,……Rn-1)调整为新堆,
// 然后再次将R[1]与无序区最后一个元素交换,
// 得到新的无序区(R1,R2….Rn-2)和新的有序区(Rn-1,Rn)。
// 不断重复此过程直到有序区的元素个数为n-1,则整个排序过程完成。
cout<<__FUNCTION__<<endl;
if(arr.size() <2){
return ;
}
for (int i = 0; i < arr.size() ; i++) {
heapInsert(arr, i); //逐个插入数据 尾部 arr[0]是大顶堆。
}
int size = arr.size() ;
swap(arr, 0, --size); //大顶堆,把上一次的大堆顶,放在arr[size-1];
//对大顶堆,arr[0] <----> arr[size-1]进行堆调整;
while (size > 0) {
heapify(arr, 0, size);
swap(arr, 0, --size);
}
}
void Sort::heapInsert(vector<int> &arr, int index)
{
// 节点值>父节点,交换
while (arr[index] > arr[(index - 1) / 2]) {
swap(arr, index, (index - 1) / 2);
index = (index - 1) / 2; //节点的父亲
}
}
void Sort::heapify(vector<int> &arr, int index, int size)
{
int left = index * 2 + 1;
while (left < size) {
int largest = left + 1 < size && arr[left + 1] > arr[left] ? left + 1 : left;
largest = arr[largest] > arr[index] ? largest : index;
if (largest == index) {
break;
}
swap(arr, largest, index);
index = largest;
left = index * 2 + 1;
}
}
// 快排序
void Sort::quickSort(vector<int> &arr)
{
if (arr.size() < 2) {
return;
}
quickSort(arr, 0, arr.size() - 1);
}
void Sort::quickSort(vector<int> &arr, int l, int r)
{
// ?从数列中挑出一个元素,称为 “基准”(pivot);
// ?重新排序数列,所有元素比基准值小的摆放在基准前面,
// 所有元素比基准值大的摆在基准的后面(相同的数可以到任一边)。
// 在这个分区退出之后,该基准就处于数列的中间位置。
// 这个称为分区(partition)操作;
// ?递归地(recursive)把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。
if (l < r) {
int p = partition(arr, l, r);
quickSort(arr, l, p - 1);
quickSort(arr, p, r);
}
}
int Sort::partition(vector<int> &arr, int l, int r)
{
int less = l - 1;
int more = r;
while (l < more) {
if (arr[l] < arr[r]) {
swap(arr, ++less, l++);
} else if (arr[l] > arr[r]) {
swap(arr, --more, l);
} else {
l++;
}
}
swap(arr, more, r);
return l;
}
// 归并排序
void Sort::mergeSort(vector<int> &arr, int l, int r)
{
if (l == r) {
return;
}
int mid = l + ((r - l) >> 1);
mergeSort(arr, l, mid);
mergeSort(arr, mid + 1, r);
merge(arr, l, mid, r);
}
void Sort::mergeSort(vector<int> &arr)
{
if (arr.size() < 2) {
return;
}
mergeSort(arr, 0, arr.size() - 1);
}
void Sort::merge(vector<int> &arr, int l, int m, int r)
{
// 将已有序的子序列合并,得到完全有序的序列;
// 即先使每个子序列有序,再使子序列段间有序。
// 若将两个有序表合并成一个有序表,称为2-路归并。
// ?把长度为n的输入序列分成两个长度为n/2的子序列;
// ?对这两个子序列分别采用归并排序;
// ?将两个排序好的子序列合并成一个最终的排序序列。
vector<int> help(r - l + 1 , 0);
int i = 0;
int p1 = l;
int p2 = m + 1;
while (p1 <= m && p2 <= r) {
help[i++] = arr[p1] < arr[p2] ? arr[p1++] : arr[p2++];
}
while (p1 <= m) {
help[i++] = arr[p1++];
}
while (p2 <= r) {
help[i++] = arr[p2++];
}
for (i = 0; i < help.size(); i++) {
arr[l + i] = help[i];
}
}
// 计数排序
void Sort::countingSort(vector<int> &arr)
{
cout<<__FUNCTION__<<endl;
// ?找出待排序的数组中最大和最小的元素;
// ?统计数组中每个值为i的元素出现的次数,存入数组C的第i项;
// ?对所有的计数累加(从C中的第一个元素开始,每一项和前一项相加);
// ?反向填充目标数组:将每个元素i放在新数组的第C(i)项,
// 每放一个元素就将C(i)减去1。
// only for 0~200 value
if ( arr.size() < 2) {
return;
}
int max = INT32_MIN;
for (int i = 0; i < arr.size() ; i++) {
max = std::max(max, arr[i]);
}
vector<int> bucket(max + 1 , 0);
for (int i = 0; i < arr.size(); i++) {
bucket[arr[i]]++;
}
int i = 0;
for (int j = 0; j < bucket.size(); j++) {
while (bucket[j]-- > 0) {
arr[i++] = j;
}
}
}
// 桶排序
void Sort::bucketSort(vector<int> &arr)
{
cout<<__FUNCTION__<<endl;
// ?设置一个定量的数组当作空桶;
// ?遍历输入数据,并且把数据一个一个放到对应的桶里去;
// ?对每个不是空的桶进行排序;
// ?从不是空的桶里把排好序的数据拼接起来。
// only for 0~200 value
if ( arr.size() < 2) {
return;
}
int max = INT32_MIN;
for (int i = 0; i < arr.size() ; i++) {
max = std::max(max, arr[i]);
}
vector<int> bucket(max + 1 , 0);
for (int i = 0; i < arr.size(); i++) {
bucket[arr[i]]++;
}
int i = 0;
for (int j = 0; j < bucket.size(); j++) {
while (bucket[j]-- > 0) {
arr[i++] = j;
}
}
}
int Sort::maxbits(vector<int> &arr)
{
int max = INT32_MIN;
for (int i = 0; i < arr.size(); i++) {
max = std::max(max, arr[i]);
}
int res = 0;
while (max != 0) {
res++;
max /= 10;
}
return res;
}
// 基数排序
void Sort::radixSort(vector<int> &arr, int begin, int end, int digit)
{
volatile int radix = 10;
int i = 0, j = 0;
// int[] count = new int[radix];
// int[] bucket = new int[end - begin + 1];
// ?取得数组中的最大数,并取得位数;
// ?arr为原始数组,从最低位开始取每个位组成radix数组;
// ?对radix进行计数排序(利用计数排序适用于小范围数的特点);
vector<int> count(radix);
vector<int> bucket(end - begin + 1);
for (int d = 1; d <= digit; d++) {
for (i = 0; i < radix; i++) {
count[i] = 0;
}
for (i = begin; i <= end; i++) {
j = getDigit(arr[i], d);
count[j]++;
}
for (i = 1; i < radix; i++) {
count[i] = count[i] + count[i - 1];
}
for (i = end; i >= begin; i--) {
j = getDigit(arr[i], d);
bucket[count[j] - 1] = arr[i];
count[j]--;
}
for (i = begin, j = 0; i <= end; i++, j++) {
arr[i] = bucket[j];
}
}
}
int Sort::getDigit(int x, int d)
{
return ((x / ((int) std::pow(10, d - 1))) % 10);
}
// only for no-negative value
//基数排序
void Sort::radixSort(vector<int> &arr)
{
if ( arr.size() < 2) {
return;
}
radixSort(arr, 0, arr.size() - 1, maxbits(arr));
}
// shell排序
void Sort::shellSort(vector<int> &arr)
{
// ?选择一个增量序列t1,t2,…,tk,其中ti>tj,tk=1;
// ?按增量序列个数k,对序列进行k 趟排序;
// ?每趟排序,根据对应的增量ti,将待排序列分割成若干长度为m 的子序列,
// 分别对各子表进行直接插入排序。仅增量因子为1 时,
// 整个序列作为一个表来处理,表长度即为整个序列的长度。
int gap = arr.size()/2; //步长默认
while(gap > 0){
int beg = gap -1; //开始比较的位置,一半的前一个数据开始往前
while(beg >= 0 ){
shellInsert(arr,beg,gap);
beg--;
}
gap = gap / 2;
}
}
void Sort::shellInsert(vector<int> &arr,int beg, int gap)
{
for (int i = beg+gap; i < arr.size(); i+=gap) {
#if 0
int j = i - gap;
for (; j >= 0 && arr[j] > arr[j + gap]; j-=gap) {
swap(arr, j, j + gap);
}
#else
// 优化版本 ERR
int temp = arr[i];
int newPos = i-gap;
for (; newPos >= 0 && arr[newPos] > temp; newPos-=gap) {
arr[newPos+gap] = arr[newPos];
}
arr[newPos+gap] = temp;
#endif
}
}