常用的内部排序算法

常用的内部排序算法

简单选择排序、直接插入排序和冒泡排序、折半插入排序、希尔排序算法、快速排序算法（递归和非递归）、堆排序

运行结果：

python

输入数据15,5,6,7,8,9,10
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C语言

输入数据8 6 80 50 40

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代码

Python代码

import tkinter as tk
from tkinter import ttk
class SortAlgorithms:def __init__(self):self.comparisons = 0self.moves = 0def reset_counters(self):self.comparisons = 0self.moves = 0def bubble_sort(self, arr):self.reset_counters()n = len(arr)for i in range(n):for j in range(0, n - i - 1):self.comparisons += 1if arr[j] > arr[j + 1]:arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]self.moves += 1yield arr[:]def selection_sort(self, arr):self.reset_counters()n = len(arr)for i in range(n):min_idx = ifor j in range(i + 1, n):self.comparisons += 1if arr[j] < arr[min_idx]:min_idx = jarr[i], arr[min_idx] = arr[min_idx], arr[i]self.moves += 1yield arr[:]def insertion_sort(self, arr):self.reset_counters()for i in range(1, len(arr)):key = arr[i]j = i - 1while j >= 0 and key < arr[j]:self.comparisons += 1arr[j + 1] = arr[j]self.moves += 1j -= 1yield arr[:]arr[j + 1] = keyself.moves += 1yield arr[:]def shell_sort(self, arr):self.reset_counters()n = len(arr)gap = n // 2while gap > 0:for i in range(gap, n):temp = arr[i]j = iwhile j >= gap and arr[j - gap] > temp:self.comparisons += 1arr[j] = arr[j - gap]self.moves += 1j -= gapyield arr[:]arr[j] = tempself.moves += 1yield arr[:]gap //= 2def quick_sort(self, arr):self.reset_counters()def _quick_sort(items, low, high):if low < high:pivot_index = self.partition(items, low, high)yield from _quick_sort(items, low, pivot_index)yield from _quick_sort(items, pivot_index + 1, high)yield from _quick_sort(arr, 0, len(arr) - 1)def partition(self, items, low, high):pivot = items[(low + high) // 2]left = lowright = highwhile True:while items[left] < pivot:left += 1self.comparisons += 1while items[right] > pivot:right -= 1self.comparisons += 1if left >= right:return rightitems[left], items[right] = items[right], items[left]self.moves += 1def heap_sort(self, arr):self.reset_counters()n = len(arr)def heapify(arr, n, i):largest = il = 2 * i + 1r = 2 * i + 2if l < n and arr[largest] < arr[l]:largest = lif r < n and arr[largest] < arr[r]:largest = rif largest != i:arr[i], arr[largest] = arr[largest], arr[i]self.moves += 1heapify(arr, n, largest)for i in range(n // 2, -1, -1):heapify(arr, n, i)yield arr[:]for i in range(n - 1, 0, -1):arr[i], arr[0] = arr[0], arr[i]self.moves += 1heapify(arr, i, 0)yield arr[:]
class App:def __init__(self, root):self.root = rootself.root.title("内部排序算法模拟系统")self.sort_algorithms = SortAlgorithms()self.create_widgets()def create_widgets(self):self.frame = ttk.Frame(self.root, padding="10")self.frame.grid(row=0, column=0, sticky=(tk.W, tk.E, tk.N, tk.S))ttk.Label(self.frame, text="输入数据 (用逗号隔开)").grid(row=0, column=0, padx=5, pady=5)self.data_entry = ttk.Entry(self.frame)self.data_entry.grid(row=0, column=1, padx=5, pady=5)ttk.Label(self.frame, text="选择排序算法").grid(row=1, column=0, padx=5, pady=5)self.algorithm = ttk.Combobox(self.frame, values=["冒泡排序", "选择排序", "插入排序", "希尔排序", "快速排序", "堆排序"])self.algorithm.grid(row=1, column=1, padx=5, pady=5)self.algorithm.current(0)self.sort_btn = ttk.Button(self.frame, text="开始排序", command=self.sort_data)self.sort_btn.grid(row=2, column=0, columnspan=2, padx=5, pady=5)self.result_text = tk.Text(self.frame, height=15, width=50)self.result_text.grid(row=3, column=0, columnspan=2, padx=5, pady=5)def sort_data(self):data_str = self.data_entry.get()data = list(map(int, data_str.split(',')))algorithm = self.algorithm.get()self.result_text.delete(1.0, tk.END)self.result_text.insert(tk.END, f"原始数据: {data}\n")if algorithm == "冒泡排序":generator = self.sort_algorithms.bubble_sort(data)elif algorithm == "选择排序":generator = self.sort_algorithms.selection_sort(data)elif algorithm == "插入排序":generator = self.sort_algorithms.insertion_sort(data)elif algorithm == "希尔排序":generator = self.sort_algorithms.shell_sort(data)elif algorithm == "快速排序":generator = self.sort_algorithms.quick_sort(data)elif algorithm == "堆排序":generator = self.sort_algorithms.heap_sort(data)for sorted_data in generator:self.result_text.insert(tk.END, f"排序过程: {sorted_data}\n")comparisons = self.sort_algorithms.comparisonsmoves = self.sort_algorithms.movesself.result_text.insert(tk.END, f"\n排序结果: {data}\n")self.result_text.insert(tk.END, f"比较次数: {comparisons}\n")self.result_text.insert(tk.END, f"移动次数: {moves}\n")
if __name__ == "__main__":root = tk.Tk()app = App(root)
root.mainloop()

C语言代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int comparisons = 0;
int moves = 0;
void reset_counters() {comparisons = 0;moves = 0;
}
void print_array(int arr[], int size) {for (int i = 0; i < size; i++) {printf("%d ", arr[i]);}printf("\n");
}
void bubble_sort(int arr[], int size) {reset_counters();for (int i = 0; i < size - 1; i++) {for (int j = 0; j < size - i - 1; j++) {comparisons++;if (arr[j] > arr[j + 1]) {int temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;moves++;print_array(arr, size);}}}
}
void selection_sort(int arr[], int size) {reset_counters();for (int i = 0; i < size - 1; i++) {int min_idx = i;for (int j = i + 1; j < size; j++) {comparisons++;if (arr[j] < arr[min_idx]) {min_idx = j;}}int temp = arr[min_idx];arr[min_idx] = arr[i];arr[i] = temp;moves++;print_array(arr, size);}
}
void insertion_sort(int arr[], int size) {reset_counters();for (int i = 1; i < size; i++) {int key = arr[i];int j = i - 1;while (j >= 0 && arr[j] > key) {comparisons++;arr[j + 1] = arr[j];moves++;j--;print_array(arr, size);}arr[j + 1] = key;moves++;print_array(arr, size);}
}
void shell_sort(int arr[], int size) {reset_counters();for (int gap = size / 2; gap > 0; gap /= 2) {for (int i = gap; i < size; i++) {int temp = arr[i];int j;for (j = i; j >= gap && arr[j - gap] > temp; j -= gap) {comparisons++;arr[j] = arr[j - gap];moves++;print_array(arr, size);}arr[j] = temp;moves++;print_array(arr, size);}}
}
void quick_sort(int arr[], int left, int right) {if (left < right) {int i = left, j = right, pivot = arr[left];while (i < j) {while (i < j && arr[j] >= pivot) {comparisons++;j--;}if (i < j) {arr[i++] = arr[j];moves++;print_array(arr, right - left + 1);}while (i < j && arr[i] <= pivot) {comparisons++;i++;}if (i < j) {arr[j--] = arr[i];moves++;print_array(arr, right - left + 1);}}arr[i] = pivot;moves++;print_array(arr, right - left + 1);quick_sort(arr, left, i - 1);quick_sort(arr, i + 1, right);}
}
void heapify(int arr[], int size, int i) {int largest = i; int l = 2 * i + 1; int r = 2 * i + 2;if (l < size && arr[l] > arr[largest]) {comparisons++;largest = l;}if (r < size && arr[r] > arr[largest]) {comparisons++;largest = r;}if (largest != i) {int temp = arr[i];arr[i] = arr[largest];arr[largest] = temp;moves++;print_array(arr, size);heapify(arr, size, largest);}
}
void heap_sort(int arr[], int size) {reset_counters();for (int i = size / 2 - 1; i >= 0; i--) {heapify(arr, size, i);}for (int i = size - 1; i > 0; i--) {int temp = arr[0];arr[0] = arr[i];arr[i] = temp;moves++;print_array(arr, size);heapify(arr, i, 0);}
}
int main() {int choice, size;printf("请输入要排序的数组大小: ");scanf("%d", &size);int arr[size];printf("请输入数组元素 (用空格隔开): ");for (int i = 0; i < size; i++) {scanf("%d", &arr[i]);}printf("请选择排序算法:\n");printf("1. 冒泡排序\n");printf("2. 选择排序\n");printf("3. 插入排序\n");printf("4. 希尔排序\n");printf("5. 快速排序\n");printf("6. 堆排序\n");printf("请输入选择 (1-6): ");scanf("%d", &choice);switch (choice) {case 1:printf("冒泡排序:\n");bubble_sort(arr, size);break;case 2:printf("选择排序:\n");selection_sort(arr, size);break;case 3:printf("插入排序:\n");insertion_sort(arr, size);break;case 4:printf("希尔排序:\n");shell_sort(arr, size);break;case 5:printf("快速排序:\n");quick_sort(arr, 0, size - 1);break;case 6:printf("堆排序:\n");heap_sort(arr, size);break;default:printf("无效选择!\n");return 1;}printf("\n排序结果: ");print_array(arr, size);printf("比较次数: %d\n", comparisons);printf("移动次数: %d\n", moves);return 0;
}

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