各个排序方式

八大排序比较：冒泡排序，选择排序，插入排序，归并排序，快速排序，桶排序，基数排序的比较啊

排序算法实现与性能分析，评测：
编写程序，实现冒泡排序，简单选择排序，简单插入排序，归并排序，快速排序和其他各类排序方法，产生规模分别为100，1000，10000，100000，1000000的模拟数组，使用上述排序方法对同样的模拟数据进行排序，在验证排序结果正确性（编写排序结果验证函数）的同时，利用系统时间函数分别记录各排序开始时间和结束时间，计算各排序所需时间（若超过5分钟则记录，并在结果分析中标出）。再对已排序数据稍加次序调整，模拟几乎有序数组，再重复上述排序过程。给出评测结果表，总结，分析上述排序结果。

当数组无序

当数组几乎有序

分析

时间复杂度：

归并排序，快速排序，计数排序，基数排序以及桶数较多的桶排序用时明显更短，而冒泡排序，简单选择排序，简单插入排序用时较长

稳定性：

当数组由无序变为有序，耗时减少越多说明算法越稳定，由图中对比可以看出，冒泡排序，简单插入排序，归并排序，基数排序，计数排序是稳定的排序算法，另外，由于桶排序所用桶内的排序方法，所以桶排序也是稳定的，而简单选择排序，快速排序不稳定。

效果展示

源文件下载

点击下载代码文件和运行文件

以下为源代码

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>
#include<assert.h>
#include<math.h>
#include<algorithm>
using namespace std;			//调用sort函数对数据次序进行调整
#define maxkey 32767			//定义计数排序最大关键字
struct node {					//定义桶排序和基数排序所需链表结构
	int x;
	struct node* next;
};
typedef struct node* list;
struct Node {					//定义基数排序所需链表结构
	list head, tail;
};
typedef struct Node* space;
int a[1000000];					//定义排序所需数组
int n;							//存储数组大小
double consumetime;				//存储排序所需时间
clock_t START, END;				//定义记录系统时间的变量
void check(int* a);				//检验排序结果函数

int* Arraycopy(int* a);			//数组拷贝函数

void Bubblesort(int* a);		//冒泡排序

void Simpleselectionsort(int* a);//简单选择排序

void Simpleinsertsort(int* a);	//简单插入排序

void Mergesort(int* a);			
void MergeSort(int* a, int low, int high, int* b);
void Merge(int* a, int low, int m, int high, int* b);//归并排序所需函数

void Quicksort(int* a);			
void QuickSort(int* a, int low, int high);
int QuickPass(int* a, int low, int high);//快速排序所需函数

void Countsort(int* a);
void CountSort(int* a, int n,int *b,int max,int *c);//计数排序所需函数

void Bucketsort(int* a);
void BucketSort(int* a, int n, int m);
void insert(list p, int y);		//桶排序所需函数

void Cardinalsort(int* a);
void CardinalSort(int* a, int n, int Base, int m);
void Insert(space p, int y);	//基数排序所需函数

int main() {
	int i;
	srand((unsigned)time(NULL));//设置生成随机数种子
	for (i = 0; i < 1000000; i++) {
		a[i] = rand();			//生成0~32767随机数作为数组元素
	}
	int k = 2;
	while (k--) {				//无序数组排序，几乎有序数组排序，共两次循环
		n = 100;
		while (n <= 1000000) {
			if (k == 1)
				printf("当无序数组大小为%d时:\n\n", n);
			else
				printf("当几乎有序数组大小为%d时:\n\n", n);
			Bubblesort(a);
			Simpleselectionsort(a);
			Simpleinsertsort(a);
			Mergesort(a);
			Quicksort(a);
			Countsort(a);
			Bucketsort(a);
			Cardinalsort(a);	//以上调用排序函数
			n *= 10;
		}
		int i;
		sort(a, a + 1000000);	//将无序数组变为几乎有序数组
		for (i = 0; i < 10000; ++i) {
			a[i * 100] = rand();
		}
	}
	return 0;
}
void check(int* a) {			//检验函数定义
	int i;
	for (i = 0; i < n - 1; ++i) {
		if (a[i] > a[i + 1])break;
	}
	if (i == n - 1) {
		printf("排序结果正确\n");
	}
	else {
		printf("排序结果错误\n");
	}
}
int* Arraycopy(int* a) {		//数组拷贝函数定义
	int i;
	int* b = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
	for (i = 0; i < n; i++) {
		b[i] = a[i];
	}
	return b;
}
void Bubblesort(int* a) {		//冒泡排序函数定义
	printf("冒泡排序:\n");
	int *b= Arraycopy(a);		//调用拷贝函数，以下同此处
	clock_t halfway;			//定时中途时间变量，用于检验是否超时，以下同此处
	START = clock();			//调用系统时间函数记录排序开始时间，以下同此处
	int i, j, temp;
	for (i = 0; i < n-1; ++i) {
		for (j = 0; j < n - i - 1; ++j) {
			if (b[j + 1] < b[j]) {
				temp = b[j + 1];
				b[j + 1] = b[j];
				b[j] = temp;
			}
		}
		halfway = clock();		//即时检验是否超时
		if ((((double)halfway - (double)START) / CLOCKS_PER_SEC) >= 300) {
			printf("超过5分钟\n\n");
			free(b);			
			return;
		}
	}
	END = clock();				//记录排序结束时间
	check(b);					//检验结果正确性
	free(b);
	consumetime = ((double)END -(double)START ) / CLOCKS_PER_SEC;
	printf("耗费时间:    %fseconds\n\n", consumetime);//计算并打印耗费时间
}
void Simpleselectionsort(int* a) {//简单选择排序函数定义
	printf("简单选择排序:\n");
	int* b = Arraycopy(a);
	clock_t halfway;
	START = clock();
	int i, j, l,temp;
	for (i = 0; i < n-1; ++i){
		l = i;
		for (j = i + 1; j < n; ++j) {
			if (b[j] < b[l]) {
				l = j;
			}
		}
			temp = b[i];
			b[i] = b[l];
			b[l] = temp;
			halfway = clock();
			if ((((double)halfway - (double)START) / CLOCKS_PER_SEC )>= 300) {
				printf("超过5分钟\n\n");
				delete[] b;
				return;
			}
	}
	END = clock();
	check(b);
	free(b);
	consumetime = ((double)END - (double)START) / CLOCKS_PER_SEC;
	printf("耗费时间:    %fseconds\n\n",consumetime);

}
void Simpleinsertsort(int* a) {	//简单插入排序函数定义
	printf("简单插入排序:\n");
	int* b = Arraycopy(a);
	clock_t halfway;
	 START= clock();
	int i, j,x;
	for (i = 1; i < n; ++i) {
		x = b[i];
		j = i - 1;
		while (j >= 0 && x < b[j]) {
			b[j + 1] = b[j];
			--j;
		}
		b[j + 1] = x;
		halfway = clock();
		if ((((double)halfway - (double)START) / CLOCKS_PER_SEC) >= 300) {
			printf("超过5分钟\n\n");
			free(b);
			return;
		}
	}
	END = clock();
	check(b);
	free(b);
	consumetime = ((double)END - (double)START) / CLOCKS_PER_SEC;
	printf("耗费时间:    %fseconds\n\n",consumetime);
}
void Mergesort(int* a) {						//归并排序函数定义
	printf("归并排序:\n");
	int* b = Arraycopy(a);
	int* c = (int*)malloc(sizeof(int) * n);		//定义辅助数组，以下同此处
	START = clock();
	MergeSort(b, 0, n-1, c);
	END = clock();
	check(b);
	delete[] b;
	delete[] c;
	consumetime = ((double)END - (double)START) / CLOCKS_PER_SEC;
	printf("耗费时间:    %fseconds\n\n", consumetime);
	if (consumetime >= 300) {
		printf("超过五分钟\n\n");
		return;
	}
}
void MergeSort(int* a, int low, int high, int* b) {//归并排序
	if (low >= high) {
		return;
	}
	int m = (low + high) / 2;
	MergeSort(a, low, m, b);
	MergeSort(a, m+1, high, b);						//递归调用
	Merge(a, low, m, high, b);						//调用函数合并数组
	int i;
	for (i = low; i <= high; ++i) {
		a[i] = b[i];
	}												//元素转移至原数组
}
void Merge(int* a, int low, int m, int high, int* b) {//合并数组函数
	int i = low;
	int j = m + 1;
	int k = i;
	while (i <= m && j <= high) {
		if (a[i] <= a[j]) {
			b[k++] = a[i++];
		}
		else {
			b[k++] = a[j++];
		}
	}
	while (i <= m) {
		b[k++] = a[i++];
	}
	while (j <= high) {
		b[k++] = a[j++];
	}
}
void Quicksort(int* a) {					//快速排序定义
	printf("快速排序:\n");
	int* b = Arraycopy(a);
	int* c = new int[n];
	START = clock();
	QuickSort(b, 0, n - 1);
	END = clock();
	check(b);
	free(b);
	free(c);
	consumetime = ((double)END - (double)START) / CLOCKS_PER_SEC;
	printf("耗费时间:    %fseconds\n\n", consumetime);
	if (consumetime >= 300) {
		printf("超过五分钟\n\n");
		return;
	}
}
void QuickSort(int* a, int low, int high) {//快速排序
	if (low >= high) {
		return;
	}
	int p = QuickPass(a, low, high);	//调用划分函数同时取枢轴元素的位置
	QuickSort(a, low, p - 1);
	QuickSort(a, p + 1, high);			//划分并递归调用
}
int QuickPass(int* a, int low, int high) {//划分函数
	int x = a[low];
	while (low < high) {
		while (low < high && x <= a[high]) {//从右往左，保留大于等于枢轴元素的所有元素位置不变
			--high;
		}
		if (low == high) {
			break;
		}
		a[low++] = a[high];					//右边较小元素移动到左边空位
		while (low < high && x >= a[low]){	//从左往右，保留小于等于枢轴元素的所有元素位置不变
				++low;						
		}
		if (low == high) {
			break;
		}
		a[high--] = a[low];					//左边较大元素移动到右边空位
	}
	a[low] = x;								//枢轴元素放回空余位置
	return low;								//返回枢轴元素所在位置
}
void Countsort(int* a) {
	printf("计数排序:\n");
	int* b = Arraycopy(a);
	int* c =(int*)malloc(sizeof(int)*n);
	int* d = (int*)malloc(sizeof(int) * maxkey);
	START = clock();
	CountSort(b, n , d, maxkey, c);
	END = clock();
	check(c);
	free(b);
	consumetime = ((double)END - (double)START) / CLOCKS_PER_SEC;
	printf("耗费时间:    %fseconds\n\n", consumetime);
	if (consumetime >= 300) {
		printf("超过五分钟\n\n");
		return;
	}
}
void CountSort(int* a, int n, int* b, int max, int* c) {//计数排序函数定义
	int i,key;
	for (key = 0; key <= maxkey; ++key) {				//初始化
		b[key] = 0;
	}
	for (i = 0; i < n; ++i) {							//相同关键字计数
		++b[a[i]];
	}
	int iStartPos = 0;
	int iNextPos;
	for (key = 0; key <= maxkey; ++key) {				
		iNextPos = iStartPos + b[key];					//计算下一个key起始下标
		b[key] = iStartPos;								//设置存放key起始下标
		iStartPos = iNextPos;							//调整下一个key起始下标
	}
	assert(iStartPos == n);
	for (i = 0; i < n; ++i) {
		c[b[a[i]]++] = a[i];							//存入后调整位置
	}
}
void Bucketsort(int* a) {				//桶排序函数定义
	printf("桶排序:\n");
	int* b = Arraycopy(a);
	int t[3];
	t[0] = (int)sqrt(n);
	t[1] = n / 2;
	t[2] = n;
	int i;
	for (i = 0; i < 3; i++) {
		START = clock();
		BucketSort(b, n, t[i]);
		END = clock();
		check(b);
		consumetime = ((double)END - (double)START) / CLOCKS_PER_SEC;
		printf("耗费时间:    %fseconds\n(桶的数量为%d)\n\n", consumetime,t[i]);
		if (consumetime >= 300) {
			printf("超过五分钟\n\n");
			return;
		}
	}
	delete[] b;
}
void BucketSort(int* a, int n, int m) {
	int i;
	list* bucket = (list*)malloc((sizeof(list)) * m);//用链表实习桶
	for (i = 0; i < m; ++i) {						//初始化
		bucket[i] = (list)malloc(sizeof(struct node));
		bucket[i]->next=NULL ;
	}
	double h = (double)35000/ m;					//定义桶的容量
	int d = (int)h + 1;								//确保包含所有元素
	for (i = 0; i < n; ++i) {						//元素入桶
		insert(bucket[a[i] / d], a[i]);				//插入同时保证有序（必须排序）
	}
	int k=0;
	for (i = 0; i < m; ++i) {						//元素出桶
			list p = bucket[i]->next;
			while (p != NULL) {
				a[k++] = p->x;
				p = p->next;
			}
	}
}
void insert(list p, int y) {						//有序插入函数
	list q = (list)malloc(sizeof(struct node));
	q->x = y;
	while (p->next != NULL && y > p->next->x) {
		p = p->next;
	}
	q->next = p->next;
	p->next = q;
}
void Cardinalsort(int* a) {				//基数排序定义
	printf("基数排序:\n");
	printf("(基数为整数各位上的数)\n");
	int* b = Arraycopy(a);
	START = clock();
	CardinalSort(b, n, 10,5);
	END = clock();
	check(b);
	delete[] b;
	consumetime = ((double)END - (double)START) / CLOCKS_PER_SEC;
	printf("耗费时间:    %fseconds\n\n", consumetime);
}
void CardinalSort(int* a, int n, int Base, int m) {//基数排序
	int j;
	int x = 10;												//用于取对应位关键字
	for (j = 1; j <= m; ++j) {								//根据关键字个数循环（关键字为数据各位上数字）
		space* bucket = (space*)malloc((sizeof(space))*Base);//用链表实现桶
		int i;
		for (i = 0; i < Base; ++i) {						//初始化
			bucket[i] = (space)malloc(sizeof(struct Node));
			bucket[i]->head = bucket[i]->tail = NULL;
		}
		for (i = 0; i < n; ++i) {							//元素入桶
			int k = (a[i] % x)/(x/10);						//取关键字
			Insert(bucket[k], a[i]);						//无序插入，更快（无须排序）
		}
		x *= 10;
		int l;
		int t = 0;
		for (l = 0; l < Base; ++l) {						//元素出桶
			list p = bucket[l]->head;
			while (p != NULL) {
				a[t++] = p->x;
				p = p->next;
			}
			free(bucket[l]);
		}
		free(bucket);
	}
}
void Insert(space p, int y) {			//无序插入函数
	list q = (list)malloc(sizeof(struct node));
	q->x = y;
	q->next = NULL;
	if (p->head== NULL) {
		p->head = p->tail = q;
		return;
	}
	list s = p->tail;
	s->next = q;
	p->tail = q;
}