C排序算法

　　几个常用的排序算法：插入排序、快速排序、归并排序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
/************************************************
 * 插入排序法
 * 第1次循环: 5, 3, 4, 6, 2, 1 -> 5, 5, 4, 6, 2, 1 -> 3, 5, 4, 6, 2, 1
 * 第2次循环: 3, 5, 4, 6, 2, 1 -> 3, 5, 5, 6, 2, 1 -> 3, 4, 5, 6, 2, 1
 * 第4次循环: 3, 4, 5, 6, 2, 1 -> 3, 3, 4, 5, 6, 1 -> 2, 3, 4, 5, 6, 1
 * 第5次循环: 2, 3, 4, 5, 6, 1 -> 2, 2, 3, 4, 5, 6 -> 1, 2, 3, 4, 5, 6
 ************************************************/
void insert_sort(int *arr, int n){
    int i = 0, j = 0, tmp = 0;
    for( i = 1; i < n; i++ ){
        if( arr[i-1] > arr[i] ){
            tmp = arr[i];
            for( j = i - 1; arr[j] > tmp && j >= 0 ; j-- ){
                arr[j+1] = arr[j];
            }
            arr[j+1] = tmp;
        }
        /*
        printf("the %d times iteration : ",i);
        for( int j = 0 ; j < n; j++ ){
            printf("%2d ",arr[j]);
        }
        printf("\n");
        */
    }
}
/************************************************
 * 快速排序法
 ************************************************/
int partition(int *arr, int low, int high){
    int tmp = arr[low];
    while( low < high ){
        while( low < high && arr[high]>= tmp ) high--;
        arr[low] = arr[high];
        while( low < high && arr[low] <= tmp ) low++;
        arr[high] = arr[low];
    }
    arr[low] = tmp;
    return low;
}
void q_sort(int *arr, int low, int high){
    int pivot = 0;
    while( low < high ){
        pivot = partition( arr,low,high );    // 对arr一分为二
        q_sort( arr,low,pivot-1 );            // 低子表递归排序
        low = pivot + 1;                    // 尾递归
    }
}
/************************************************
 * 2分归并排序
 ************************************************/
void merge_sort( int *arr,int *tmp,int s_idx,int m_idx,int e_idx){
    int i = s_idx, j = m_idx+1, k = s_idx;
    while( i != m_idx+1 && j != e_idx+1 ){
        if( arr[i] < arr[j] ){
            tmp[k++] = arr[i++];
        }
        else{
            tmp[k++] = arr[j++];
        }
    }
    while( i != m_idx+1 ){
        tmp[k++] = arr[i++];
    }
    while( j != e_idx+1 ){
        tmp[k++] = arr[j++];
    }
    for( i = s_idx;i <= e_idx;i++ ){
        arr[i] = tmp[i];
    }
}
void m_sort(int *arr,int *tmp,int s_idx,int e_idx){
    if( s_idx < e_idx ){
        int mid = (s_idx + e_idx) / 2;    // 将arr分为arr[0..mid]和arr[mid+1..n-1]
        m_sort( arr,tmp,s_idx,mid);        // 递归将arr[0..mid]归并为有序的tmp[0..mid]
        m_sort( arr,tmp,mid+1,e_idx);    // 递归将arr[mid+1..n-1]归并为有序的tmp[mid+1..n-1]
        merge_sort( arr,tmp,s_idx,mid,e_idx);    // 将arr[0..mid]和arr[mid+1..n-1]归并到tmp[0..n-1]
    }
}
/************************************************
 * 反转序列
 ************************************************/
void reverse(int *arr, int n){
    int s_idx = 0, e_idx = n - 1;
    int tmp = 0;
    while( s_idx < e_idx ){
        tmp = arr[s_idx];
        arr[s_idx++] = arr[e_idx];
        arr[e_idx--] = tmp;
    }
}
void show_arr(int *arr, int n){
    for( int i = 0 ; i < n; i++ ){
        printf("%2d ",arr[i]);
    }
    printf("\n");
}
/************************************************
 * 二分查找
 * 数组 1  2  3  4  5  6  查找 5
 *      |     |        |
 *    low    mid       high
 * 循环1次：
 *     1  2  3  4  5  6  查找 5
 *              |  |  |
 *             low mid high
 ************************************************/
bool binary_search(int *arr, int n, int key){
    if( NULL == arr ) return false;
    int low = 0, high = n - 1, mid = 0;    // low为数组首位，high为数组末位
    while( low < high ){
        mid = low + (( high - low ) >> 1); //防止溢出，移位也更高效。每次循环都要更新。
        if( key < arr[mid] ){            // 若关键字小于中值
            high = mid - 1;                // 高下标调整到中下标小1
        }
        else if( key > arr[mid] ){        // 若关键字大于中值
            low = mid + 1;                // 低下标调整到中下标加1
        }
        else{
            return true;
        }
    }
    return false;
}
int main(){
    int i = 0;
    int arr[] = {5, 3, 4, 6, 2, 1, };
    int len = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
    int tmp[len];
    m_sort(arr,tmp,0,len-1);
    printf("m_sort:\n");
    show_arr(arr,len);

    reverse(arr,len);
    insert_sort(arr,len);
    printf("insert_sort:\n");
    show_arr(arr,len);

    reverse(arr,len);
    q_sort(arr,0,len-1);
    printf("q_sort:\n");
    show_arr(arr,len);

    int key = 5;
    printf("%d is%s in the arr\n",key,( binary_search(arr,len,key) ) ? "" : " not");
}

　　输出：

m_sort:
1 2 3 4 5 6
insert_sort:
1 2 3 4 5 6
q_sort:
1 2 3 4 5 6

5 is in the arr