排序是我们生活中经常会面对的问题。同学们做操时会按照从矮到高排列；老师查看上课出勤情况时，会按学生学号顺序点名；高考录取时，会按成绩总分降序依次录取等。排序是数据处理中经常使用的一种重要的运算，它在我们的程序开发中承担着非常重要的角色。
排序分为以下四类共七种排序方法：
交换排序：
1) 冒泡排序
2) 快速排序
选择排序：
3) 直接选择排序
4) 堆排序
插入排序：
5) 直接插入排序
6) 希尔排序
合并排序：
7) 合并排序
这一篇文章主要总结的是交换排序，即冒泡排序和C#提供的快速排序。交换排序的基本思想是：两两比较待排序记录的关键字，如果发现两个记录的次序相反时即进行交换，直到所有记录都没有反序时为目上。本篇文章主要从以下几个方面进行总结：
1，冒泡排序及算法实现
2，快速排序及算法实现
3，冒泡排序VS快速排序
1，冒泡排序及算法实现
什么时冒泡排序呢？冒泡排序是一种简单的排序方法，其基本思想是：通过相邻元素之间的比较和交换，使关键字较小的元素逐渐从底部移向顶部，就像水底下的气泡一样逐渐向上冒泡，所以使用该方法的排序称为“冒泡”排序。
下面以一张图来展示冒泡排序的全过程，其中方括号内为下一躺要排序的区间，方括号前面的一个关键字为本躺排序浮出来的最小关键字。
了解了冒泡排序的实现过程后，我们很容易写出冒泡排序的算法实现。
C#版：
namespace BubbleSort.CSharp { class Program { static void Main(string[] args) { List<int> list = new List<int>() { 50, 10, 90, 30, 70, 40, 80, 60, 20 }; Console.WriteLine("********************冒泡排序********************"); Console.WriteLine("排序前："); Display(list); Console.WriteLine("排序后："); BubbleSort(list); Display(list); Console.ReadKey(); } /// <summary> /// 打印结果 /// </summary> /// <param name="list"></param> private static void Display(List<int> list) { Console.WriteLine(" **********展示结果********** "); if (list!=null&&list.Count>0) { foreach (var item in list) { Console.Write("{0} ", item); } } Console.WriteLine(" **********展示完毕********** "); } /// <summary> /// 冒泡排序算法 /// </summary> /// <param name="list"></param> /// <returns></returns> private static List<int> BubbleSort(List<int> list) { int temp; //做多少躺排序(最多做n-1躺排序) for (int i = 0; i < list.Count-1; i++) { //从后往前循环比较(注意j的范围) for (int j = list.Count - 1; j > i; j--) { if (list[j - 1] > list[j]) { //交换次序 temp=list[j-1]; list[j-1]=list[j]; list[j] = temp; } } } return list; } } }
程序运行结果：
C语言版：
/*包含头文件*/ #include "stdio.h" #include "stdlib.h" #include "io.h" #include "math.h" #include "time.h" #define OK 1 #define ERROR 0 #define TRUE 1 #define FALSE 0 /* 用于快速排序时判断是否选用插入排序阙值 */ #define MAX_LENGTH_INSERT_SORT 7 /* 用于要排序数组个数最大值，可根据需要修改 */ #define MAXSIZE 100 typedef int Status; typedef struct { int data[MAXSIZE]; int length; }SeqList; /*冒泡排序算法*/ void BubbleSort(SeqList *seqList) { int i,j; //做多少躺排序(最多做n-1躺排序) for (i=0;i<seqList->length-1;i++) { //从后往前循环比较(注意j的范围) for (j=seqList->length-1;j>i;j--) { if (seqList->data[j-1]>seqList->data[j]) { //交换次序 int temp=seqList->data[j-1]; seqList->data[j-1]=seqList->data[j]; seqList->data[j]=temp; } } } } /*打印结果*/ void Display(SeqList *seqList) { int i; printf(" **********展示结果********** "); for (i=0;i<seqList->length;i++) { printf("%d ",seqList->data[i]); } printf(" **********展示完毕********** "); } #define N 9 void main() { int i,j; SeqList seqList; //定义数组 int d[N]={50,10,90,30,70,40,80,60,20}; for (i=0;i<N;i++) { seqList.data[i]=d[i]; } seqList.length=N; printf("***************冒泡排序*************** "); printf("排序前："); Display(&seqList); BubbleSort(&seqList); printf(" 排序后："); Display(&seqList); getchar(); }
程序运行结果同C#版
2，快速排序及算法实现
快速排序(Quick Sort)又称为划分交换排序。快速排序是对冒泡排序的一种改进方法，在冒泡排序中，进行记录关键字的比较和交换是在相邻记录之间进行的，记录每次交换只能上移或下移一个相邻位置，因而总的比较和移动次数较多，效率相对较低。而在快速排序中，记录关键字的比较和记录的交换是从两端向中间进行的，待排序关键字较大的记录一次就能够交换到后面单元中，而关键字较小的记录一次就能交换到前面单元中，记录每次移动的距离较远，因此总的比较和移动次数较少，速度较快，故称为“快速排序”。
快速排序的基本思想是：通过一躺排序将待排记录分割成独立的两部分， 其中一部分记录的关键字均比另一部分记录的关键字小，则可分别对这两部分记录继续进行排序，以达到整个序列有序的目的。
下面是实现代码：
C#版：
namespace QuickSort.CSharp { class Program { static void Main(string[] args) { List<int> list = new List<int> { 50, 10, 90, 30, 70, 40, 80, 60, 20 }; Console.WriteLine("********************快速排序********************"); Console.WriteLine("排序前："); Display(list); Console.WriteLine("排序后："); QuickSort(list,0,list.Count-1); Display(list); Console.ReadKey(); } /// <summary> /// 打印列表元素 /// </summary> /// <param name="list"></param> private static void Display(List<int> list) { Console.WriteLine(" **********展示结果********** "); if (list != null && list.Count > 0) { foreach (var item in list) { Console.Write("{0} ", item); } } Console.WriteLine(" **********展示完毕********** "); } /// <summary> /// 快速排序算法 /// </summary> /// <param name="list"></param> /// <param name="low"></param> /// <param name="high"></param> public static void QuickSort(List<int> list, int low, int high) { if (low < high) { //分割数组，找到枢轴 int pivot = Partition(list,low,high); //递归调用，对低子表进行排序 QuickSort(list,low,pivot-1); //对高子表进行排序 QuickSort(list,pivot+1,high); } } /// <summary> /// 分割列表，找到枢轴 /// </summary> /// <param name="list"></param> /// <param name="low"></param> /// <param name="high"></param> /// <returns></returns> private static int Partition(List<int> list, int low, int high) { //用列表的第一个记录作枢轴记录 int pivotKey = list[low]; while (low < high) { while (low < high && list[high] >= pivotKey) high--; Swap(list,low,high);//交换 while (low < high && list[low] <= pivotKey) low++; Swap(list,low,high); } //返回枢轴所在位置 return low; } /// <summary> /// 交换列表中两个位置的元素 /// </summary> /// <param name="list"></param> /// <param name="low"></param> /// <param name="high"></param> /// <returns></returns> private static void Swap(List<int> list, int low, int high) { int temp = -1; if (list != null && list.Count > 0) { temp = list[low]; list[low] = list[high]; list[high] = temp; } } } }
程序运行结果：
C语言版：
/*包含头文件*/ #include <stdio.h> #include <string.h> #include <ctype.h> #include <stdlib.h> #include <io.h> #include <math.h> #include <time.h> #define OK 1 #define ERROR 0 #define TRUE 1 #define FALSE 0 /* 用于快速排序时判断是否选用插入排序阙值 */ #define MAX_LENGTH_INSERT_SORT 7 /* 用于要排序数组个数最大值，可根据需要修改 */ #define MAXSIZE 100 typedef int Status; typedef struct { int data[MAXSIZE]; int length; }SeqList; /*快速排序算法*/ void QuickSort(SeqList *seqList,int low,int high) { int pivot; while(low<high) { //分割列表，找到枢轴 pivot=Partition(seqList,low,high); //递归调用，对低子列表进行排序 QuickSort(seqList,low,pivot-1); QuickSort(seqList,pivot+1,high); } } /*交换顺序表L中子表的记录，使枢轴记录到位，并返回其所在位置*/ /* 此时在它之前(后)的记录均不大(小)于它。 */ int Partition(SeqList *seqList,int low,int high) { int pivotkey; pivotkey=seqList->data[low]; /* 从表的两端交替地向中间扫描 */ while(low<high) { while(low<high&&seqList->data[high]>=pivotkey) high--; Swap(seqList,low,high); while(low<high&&seqList->data[low]<=pivotkey) low++; Swap(seqList,low,high); } return low; } /* 交换L中数组SeqList下标为i和j的值 */ void Swap(SeqList *seqList,int i,int j) { int temp; temp=seqList->data[i]; seqList->data[i]=seqList->data[j]; seqList->data[j]=temp; } /*打印结果*/ void Display(SeqList *seqList) { int i; printf(" **********展示结果********** "); for (i=0;i<seqList->length;i++) { printf("%d ",seqList->data[i]); } printf(" **********展示完毕********** "); } #define N 9 void main() { int i,j; SeqList seqList; //定义数组 int d[N]={50,10,90,30,70,40,80,60,20}; for (i=0;i<N;i++) { seqList.data[i]=d[i]; } seqList.length=N; printf("***************快速排序*************** "); printf("排序前："); Display(&seqList); QuickSort(&seqList,0,seqList.length-1); printf(" 排序后："); Display(&seqList); getchar(); }
3，冒泡排序VS快速排序
关于冒泡排序和快速排序之间排序速度的比较我就选用C#语言版本的来进行，代码如下：
static void Main(string[] args) { //共进行三次比较 for (int i = 1; i <= 3; i++) { //初始化List List<int> list = new List<int>(); for (int j = 0; j < 1000; j++) { Thread.Sleep(1); list.Add(new Random((int)DateTime.Now.Ticks).Next(0,10000)); } //快速排序(系统内置)耗费时间 Console.WriteLine(" 第"+i+"次比较:"); Stopwatch watch = new Stopwatch(); watch.Start(); var result = list.OrderBy(p => p).ToList(); watch.Stop(); Console.WriteLine(" 快速排序(系统)耗费时间:"+watch.ElapsedMilliseconds); Console.WriteLine("输出前十个数:"+String.Join(",",result.Take(10).ToList())); //快速排序(自定义)耗费时间 watch.Start(); QuickSort.CSharp.Program.QuickSort(list,0,list.Count-1); watch.Stop(); Console.WriteLine(" 快速排序(自定义)耗费时间:" + watch.ElapsedMilliseconds); Console.WriteLine("输出前十个数:" + String.Join(",", result.Take(10).ToList())); //冒泡排序耗费时间 watch.Start(); result = BubbleSort(list); watch.Stop(); Console.WriteLine(" 冒泡排序耗费时间:" + watch.ElapsedMilliseconds); Console.WriteLine("输出前十个数:" + String.Join(",", result.Take(10).ToList())); } Console.ReadKey(); }
比较结果如图：
可见，快速排序的速度比冒泡排序要快。