单链表形式实现排序算法。
这个快速排序主要利用递归调用。包含4个文件，头文件QuickSort.h，fatal.h，库函数QuickSort.c，测试文件TestQuickSort。
QuickSort.h
1 typedef long ElementType; 2 #ifndef _List_H//如果没有编译过 3 #include<stdbool.h> 4 struct Node; 5 typedef struct Node *PtrToNode; 6 typedef PtrToNode List; 7 typedef PtrToNode Position; 8 List MakeEmpty(List L); 9 void DeleteList(List L); 10 bool IsEmpty(List L); 11 bool IsLast(Position P, List L); 12 void Insert(ElementType X, List L, Position P); 13 Position Header(List L); 14 Position First(List L); 15 Position Advance(Position P); 16 ElementType Retrieve(Position P); 17 void PrintList(const List L); 18 void SwapWithNext(Position BeforeP, List L); 19 void QuickSort(List head, List tail);//快速排序核心算法 20 #endif // !_List_H
fatal.h
1 #include<stdio.h> 2 #include<stdlib.h> 3 #define Error(Str) FatalError(Str) 4 #define FatalError(Str) fprintf(stderr, "%s\n", Str), exit(1);
库函数QuickSort.c
1 // 引用头文件
2 #include "QuickSort.h"
3 #include<stdlib.h>
4 #include "fatal.h"
5
6 //结构体定义
7 struct Node
8 {
9 ElementType Element;
10 Position Next;
11 };
12
13 //初始化链表
14 List MakeEmpty(List L)
15 {
16 if (L != NULL)
17 DeleteList(L);//如果链表非空，则删除链表
18 L = malloc(sizeof(struct Node));
19 if (L == NULL)
20 FatalError("Out of memory!");
21 L->Next = NULL;
22 return L;
23 }
24
25 //删除链表
26 void DeleteList(List L)
27 {
28 Position P, Temp;
29 P = L->Next;
30 L->Next = NULL;
31 while (P != NULL)
32 {
33 Temp = P->Next;
34 free(P);
35 P = Temp;
36 }
37 }
38
39 //判断链表是否为空
40 bool IsEmpty(List L)
41 {
42 return L->Next == NULL;
43 }
44
45 //判断当前指针P是否指向链表最后一个元素
46 bool IsLast(Position P, List L)
47 {
48 return P->Next == NULL;
49 }
50
51
52
53 //插入元素X到位置P后面
54 void Insert(ElementType X, List L, Position P)
55 {
56 Position TmpCell;
57 TmpCell = malloc(sizeof(struct Node));
58 if (TmpCell == NULL)
59 FatalError("Out of Space!!!");
60 TmpCell->Element = X;
61 TmpCell->Next = P->Next;
62 P->Next = TmpCell;
63 }
64
65 //获取链表头
66 Position Header(List L)
67 {
68 return L;
69 }
70
71 //获取链表第一个元素的位置
72 Position First(List L)
73 {
74 return L->Next;
75 }
76
77 //获取位置P的下一个位置
78 Position Advance(Position P)
79 {
80 return P->Next;
81 }
82
83 //提取位置P处结构里面的值
84 ElementType Retrieve(Position P)
85 {
86 return P->Element;
87 }
88
89 //打印链表
90 void PrintList(const List L)
91 {
92 Position P = Header(L);
93 if (IsEmpty(L))
94 printf("Empty list\n");
95 else
96 {
97 do
98 {
99 P = Advance(P);
100 printf("%d ", Retrieve(P));
101 } while (!IsLast(P, L));
102 printf("\n");
103 }
104 }
105
106
107 //通过只调整指针来交换两个相邻的元素，BeforeP是要调换两个元素的前一
108 //个指针
109 void SwapWithNext(Position BeforeP, List L)
110 {
111 Position P, AfterP;
112 if (BeforeP != NULL)
113 {
114 P = Advance(BeforeP);
115 if (P != NULL)
116 {
117 AfterP = Advance(P);
118 if (AfterP != NULL)
119 {
120 P->Next = AfterP->Next;
121 BeforeP->Next = AfterP;
122 AfterP->Next = P;
123 }
124 }
125 }
126 }
127
128 //快速排序核心算法
129 void QuickSort(List head, List tail)
130 {
131 //将链表分成2、4、8。。。，我们只说明开始分成2两条的情况
132 //将链表分成两条，小于枢纽元的链表1，大于等于枢纽元的链表2，链表1已经有了头结点head，链表2以枢纽元为头结点mid
133 if (head->Next == tail || head->Next->Next == tail)
134 return;//如果链表是空或者只有一个元素，则停止循环
135
136 List mid = head->Next;//指向枢纽元的指针
137 List p = head;//指向链表1,最后p指向链表1的尾元素
138 List q = mid;//指向链表2，最后q指向链表2的尾元素
139 ElementType pivot = mid->Element;//枢纽元
140 List t = mid->Next;//探测指针，指向下一个元素，查询是大于枢纽元还是小于枢纽元
141
142 while (t != tail)//当探测指针指向链表尾节点，循环结束
143 {
144 if (t->Element < pivot)//当探测指针指向的元素<枢纽元，则把该元素接到链表1
145 p = p->Next = t;
146 else
147 q = q->Next = t;//当探测指针指向的元素>=枢纽元，则把该元素接到链表2
148 t = t->Next;//不管上一个元素大小如何，都要指向下一个元素
149 }
150 //当循环完整个链表，然后将链表1和2拼接起来
151 p->Next = mid;//将小于枢纽元的链表1的尾节点指向枢纽元
152 q->Next = tail;//将链表2的尾节点指向tail
153
154 QuickSort(head, mid);//对链表1进行同样的循环
155 QuickSort(mid, tail);//对链表2进行同样的循环
156 }
测试文件TestQuickSort
1 #include<stdio.h>
2 #include "QuickSort.h"
3 #include"fatal.h"
4 #include<time.h>
5
6 int main()
7 {
8 long amount; List L; Position P;
9 L = MakeEmpty(NULL);//初始化链表
10 P = L;
11 if (L == NULL) Error("Out of Space!!!");
12 printf("随机生成多少位数:");
13 scanf_s("%d", &amount);
14 srand((unsigned)time(NULL));
15 for (long i = 0; i < amount; i++)
16 {
17 Insert(rand() % 1000000, L, P);
18 P = Advance(P);
19 }
20 printf("排序前的结果：");
21 PrintList(L);
22 QuickSort(L, NULL);//调用排序函数排序
23 printf("排序后的结果：");
24 PrintList(L);
25 }
时间： 2024-12-24 00:46:53