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嵌入式学习之路 8(C语言基础学习——算法)

一、排序

1、选择排序——给合适的位置选择合适的数

        每次都从未排序部分选择最小(或最大)的元素,并与相应位置的元素交换,直到整个数组排序完成。这里我以升序为例:

#include <stdio.h>

//选择排序
int main()
{
	int i, j, temp;
	int a[] = {4,8,7,6,2,5,3,9,1};

	int len;
	len = sizeof(a)/sizeof(a[0]);    //计算数组的长度

//外层循环,以a[0]为例,先拿出a[0]依次与后面的数作"比较",
//比完一轮后换a[1],直到数组倒数第二个元素为止。
	for ( i=0; i<len-1; i++)         
	{
//内层循环,选择"被比较"的元素,从a[0]的后一个元素开始,
//直到最后一位元素比完为止。
		for ( j=i+1; j<len; j++)
		{
//判断a[0]后边是否有比a[0]还小的数,如果有,则交换两数的位置,
//然后新的a[0]继续与未进行比较的数比较。
			if( a[j] < a[i] )
			{
				temp = a[i];
				a[i] = a[j];
				a[j] = temp;
			}
		}
	}

	for ( i=0; i<len; i++)
	{
		printf("%d ",a[i]);
	}

	printf("\n");

	return 0;
}

可以先将数组的第一个元素理解为擂主

第一层for循环就是确定哪个元素作为擂主,i就是擂主,但len个元素只需要进行len-1次对打,所以只需要确定len-1个擂主就可以。

第二层循环是确定哪个元素作为对手,擂主的下一个元素就是对手,所以j=i+1是对手,除了擂主以外的全部元素都要跟擂主对打,所以对手的范围就是i+1~len。

前面已经作过擂主的元素已经确定好了位置,所以就不需要再与后面的元素进行比较。

2、冒泡排序—— 一次冒出一个数,与相邻元素两两比较,小的放前,大的放后

        两两比较相邻的元素,如果顺序错误就把它们交换过来。每一轮比较过后,最大(或最小)的元素就“浮”到了数组的末尾。经过多轮比较,最终使整个数组有序。这里我以升序为例:

#include <stdio.h>

//冒泡排序
int main()
{
	int i, j, temp;
	int a[] = {4,8,7,6,2,5,3,9,1};

	int len;
	len = sizeof(a)/sizeof(a[0]);

//外层循环,控制排序要走过的趟数,初始化i=1可以
//理解为第一趟,len个元素就需要走len-1趟。
	for ( i=1; i<len; i++)
	{
//内层循环,以a[0]为例,假设a[0]此时为最大值,a[0]和
//后一位进行比较。如果a[0]大,则交换两数的位置,然后j++
//最大值就来到a[1]的位置,如果a[0]小,则j++,最大值变为a[1]。
//进行len-i次比较后结束,此时最大值就“冒”到了数组的最右端,
//len-i是为了后面冒上来的数不再和已经排序好的“最大值”做多余的比较。
		for ( j=0; j<len-i; j++)
		{

			if( a[j] > a[j+1] )
			{
				temp = a[j];
				a[j] = a[j+1];
				a[j+1] = temp;
			}
		}
	}

	for ( i=0; i<len; i++)
	{
		printf("%d ",a[i]);
	}

	printf("\n");

	return 0;
}

冒泡排序就像是在水里往上冒泡泡。

想象有一排高矮不同的杯子,里面装着水,代表数组中的元素。

我们从第一个杯子开始,依次比较相邻的两个杯子。如果左边杯子里的水比右边杯子里的水高,那就把它们交换位置,就好像把高的水往右边推。

第一轮比较完,最高的那杯水就像一个大泡泡“冒”到了最右边。

然后我们再重复这个过程,不过这一次不用管已经在最右边的那杯最高的水了。

这样一轮一轮比较下去,每一轮都会把当前未排序部分最高的“水”推到右边合适的位置,直到所有的水都按照从低到高的顺序排列好。

3、插入排序——在有序的序列中,找到合适的位置插入

       选择排序的核心思想是:在每一轮遍历中,从未排序的部分找出最小的元素,然后将其与未排序部分的起始元素交换位置。通过多次这样的操作,最终使整个数组有序。以升序为例:

#include <stdio.h>

//插入排序
int main()
{
	int i, j, temp;
	int a[] = {4,8,7,6,2,5,3,9,1};

	int len;
	len = sizeof(a)/sizeof(a[0]);

	printf("a[%d] = ",len);

	for ( i=0; i<len; i++)
		printf("%d ",a[i]);

	printf("\n");

	for ( i=1; i<len; i++ )    //从下标为i的位置拿数
	{
		temp = a[i];        //将a[i]拿出,记为temp
		j = i;              //要将temp插入下标j的位置
		while ( j>0 && temp<a[j-1] )    //如果发现比他前一个数还小,并且还没有比到头
		{
			a[j] = a[j-1];              //就把前一个数往后一位挪,让出位置
			j--;                        //j定位到挪空的位置,temp继续向前比较,
		}
		a[j] = temp;                    //将temp插入到最后下标j的位置
	}
	
	printf("a[%d] = ",len);

	for ( i=0; i<len; i++)
		printf("%d ",a[i]);

	printf("\n");

	return 0;
}

插入排序可以想象成整理一手扑克牌。
假设一开始你手中已经有一张牌(这是已排序的部分),然后一张张地拿起新的牌(未排序部分的元素)。
对于每一张新牌,你会将它与手中已有的牌从右往左依次比较。如果新牌比手中某张牌小,就把那张牌往右移一位,为新牌腾出位置。直到找到新牌合适的位置,将其插入。

二、查找

1、二分法查找(也称折半查找)——不断对半缩小范围的查找

使用二分法查找的前提是数据必须是有序的。以升序为例:

#include <stdio.h>

二分查找(折半查找)
int main()
{
	int i, j, temp;
	int a[] = {4,8,7,6,2,5,3,9,1};

	int len;
	len = sizeof(a)/sizeof(a[0]);

	printf("a[%d] = ",len);

	for ( i=0; i<len; i++)
		printf("%d ",a[i]);

	printf("\n");

//查找的大前提是数据必须有序
//所以先将数组元素从小到大排好序
	for ( i=1; i<len; i++ )        //插入排序
	{
		temp = a[i];
		j = i;
		while ( j>0 && temp<a[j-1] )
		{
			a[j] = a[j-1];
			j--;
		}
		a[j] = temp;
	}
	
	printf("a[%d] = ",len);

	for ( i=0; i<len; i++)
		printf("%d ",a[i]);

	printf("\n");

	int begin,mid,end;   //数组下标。比较过程中,头元素,中间元素,尾元素
	begin = 0;           //查找之前,头元素为数组第一个元素
	end = len-1;                  //尾元素为数组最后一个元素

	int m;
	printf("m = ");
	scanf("%d",&m);               //从键盘输入要查找的元素

	while ( begin <= end)         //继续查找的条件是头和尾没有重合
	{
		mid = (begin + end)/2;    //查找范围折半后的中间元素
		
		if( m < a[mid] )          //如果要查的元素小于中间元素  
		{
			end = mid - 1;        //就把查找的范围缩小到数组前半部分
		}
		else if ( a[mid] < m )    //如果要查的元素大于中间元素
		{
			begin = mid + 1;      //就把查找的范围缩小到数组后半部分
		}
		else
		{
			break;                //如果相等,被当作中间元素的数就是要查找的数
		}
	}

	if( begin <= end)             //如果是从break跳出来的,就说明找到了!
		printf("found!\n");
	else
		printf("no found!\n");    //如果头向右或尾向左已经超出了数组边界,就说明没有这个数

	return 0;
}

;