#include<iostream>
using namespace std;
#include<assert.h>
 
 //稳定性:指两个相同数排序后位置是否变化
//冒泡排序思想:相邻两数据比较交换,外层循环控制次数,内层比较  
//void BubbleSort(int *a, size_t len)
//{
//	assert(a);
//	for (size_t i = 0; i < len - 1; ++i)
//	{   //相邻位置数据进行比较,每趟排序都会排出一个最大或最小数
//		for (size_t j = 0; j < len - i - 1; ++j)
//		{
//			if (a[j] > a[j + 1])
//			{
//				swap(a[j], a[j + 1]);
//			}
//		}
//	}
//}
//
//鸡尾酒排序思想:即就是双向冒泡排序,一趟排序就可以找到一个最大的和最小元素
void cooktail_sort(int *arr, size_t size)
{
	assert(arr);
	int tail = size - 1;
	int i, j ;
	for (i = 0; i < tail; ++i)
	{
		for (int j = tail; j>i; --j)
		{
			if (arr[j] < arr[j - 1])
			{
				swap(arr[j], arr[j - 1]);
			}
		}
		++i;
		for (j = i; j < tail; ++j)
		{
			if (arr[j]>arr[j + 1])
				swap(arr[j], arr[j + 1]);
		}
		--tail;
	}
}
//思想:将当前位置的下一个数据插入到前边以有序的块中,再将该数与前边有序的数据逐一比较。
//每插入一个该位置以前的数据都已有序
//void InsertSort(int *a, size_t len)//插入排序
//{
//	assert(a);
//	for (size_t i = 0; i < len-1; ++i)//当i=len-1时,tmp访问的位置越界
//	{
//		int end = i;
//		int tmp = a[end + 1];
//		while (end >= 0 && a[end]>tmp)//最后一次进去end=0位置要比
//		{
//			a[end + 1] = a[end];
//			--end;
//		}
//		a[end + 1] = tmp;
//	}
//}
//思想:将一个数组分成两半,再将每一半分半,递归类推,当分出来的只有一个数据时,可认为该小组组内已经有序,然后合并相邻小组,即先递归分解数列,在合并数列
void Mergesort(int *arr, int begin1, int end1, int begin2, int end2)
{
	//assert(arr);
	//if (begin1 >= end1 || begin2 >= end2)
	//	return;
	//int one = end1 - begin1;
	//int two = end2 - begin2;
	//int *L = new int[one];//开辟两个数组,一个保存前半部分,一个保存后半部分
	//int *R = new int[two];
	//int i = 0, j = 0;
	//for (; i < one; ++i)
	//{
	//	L[i] = arr[begin1 + i];
	//}
	//for (i=0; i < two; ++i)
	//{
	//	R[i] = arr[begin2 + i];
	//}
	//int index = begin1;
	//for (i = 0, j = 0; index < end2&&i<one&&j<two; ++index)
	//{
	//	if (L[i] <= R[j])
	//	{
	//		arr[index] = L[i];
	//		++i;
	//	}
	//	else 
	//	{
	//		arr[index] = R[j];
	//		++j;
	//	}
	//}
	//if (i < one)//如果一个子序已排完,将剩另一个余的数据直接连接到后边
	//{
	//	for (int k = i; k < one; ++k)
	//		arr[index++] = L[k];
	//}
	//else
	//{
	//	for (int k = j; k <two; ++k)
	//		arr[index++] = R[k];
	//}
	//delete[] L;
	//delete[] R;
}
//void _merge_sort(int *arr, int begin, int end)
//{
//	assert(arr);
//	if (begin + 1 < end)
//	{
//		int mid = begin + ((end - begin) >> 1);
//		_merge_sort(arr, begin, mid);
//		_merge_sort(arr, mid, end);
//		Mergesort(arr, begin, mid, mid, end);
//		//memcpy(src + begin, dst + begin, (end - begin)*sizeof(int));
//	}
//	else
//		return;
//}
//两个同样数组,将源数组按序放入目标数组中
void Mergesort(int *src,int *dst, int begin1,int end1,int begin2,int end2)
{
	assert(src&&dst);
	size_t index = begin1;//两个同样大小的数组
	while (begin1 < end1 && begin2 < end2)
	{
		if (src[begin1] < src[begin2])
		{
			dst[index++] = src[begin1++];
		}
		else
		{
			dst[index++] = src[begin2++];
		}
	}
	if (begin1 < end1)
	{
		while (begin1 < end1)
		{
			dst[index++] = src[begin1++];
		}
	}
	else
	{
		while (begin2 < end2)
		{
			dst[index++] = src[begin2++];
		}
	}
}

void _merge_sort(int *src, int *dst, int begin, int end)
{
	assert(src && dst);
	if (begin + 1 < end)
	{
		int mid = begin + ((end - begin) >> 1);
		_merge_sort(src, dst, begin, mid);
		_merge_sort(src, dst, mid , end);
		Mergesort(src, dst, begin, mid, mid, end);
		memcpy(src + begin, dst + begin, (end - begin)*sizeof(int));
	}
	else
		return;
}

void _Merge_sort(int* src, size_t size)
{
	int* dst = new int[size];
	_merge_sort(src, dst, 0, size);
	delete[] dst;
}

//思想:采用分治法思想,选定一个基数,通过一趟排序将要排序的数组一分为二,其中基数前的数据都比它小,基数后的数据都比它大,然后在将这两部分数据分别进行快排
int QSort(int *a, int left, int right)//快速排序
{
	assert(a);
	if (left >= right)
		return left;
	int key = a[right];
	int begin = left;
	int end = right-1;
	while (begin < end)
	{
		while (begin < end && a[begin] <= key)
			begin++;
		while (begin < end && a[end] > key)
			end--;
		if (begin < end)
			swap(a[begin], a[end]);
	}
	if (a[end] >= a[right])
		swap(a[end], a[right]);
	return end;
}

//void QuiSort(int* a, int  left, int right)//挖坑法
//{
//	assert(a);
//	if (right <= left)
//		return;
//	int tmp = a[left];
//	int begin = left;
//	int end = right;
//	while (begin < end)
//	{
//		while (begin < end&&a[end] >= tmp)
//			end--;
//		if (begin < end)
//		{
//			a[begin++] = a[end];
//		}
//		while (begin < end&&a[begin] <= tmp)
//			begin++;
//		if (begin < end)
//		{
//			a[end--] = a[begin];
//		}
//	}
//	a[begin] = tmp;
//	QuiSort(a, left, begin - 1);
//	QuiSort(a, begin + 1, right);
//}

void QuickSort(int *a, int left,int right)
{
	assert(a);
	if (left < right)
	{
		int mid = QSort(a, left, right);
		QuickSort(a, left, mid - 1);
		QuickSort(a, mid + 1, right);
	}
}

//思想:第一次查找最小元素所在位置的下标,与第一个元素交换,之后查找次小元素下标,与第二个元素交换,以此类推
//void SelectSort(int* a, size_t len)//选择排序
//{
//	assert(a);
//	size_t min_index ;
//	for (size_t i = 0; i < len; ++i)
//	{
//		min_index = i;
//		for (size_t j = i+1; j < len ; ++j)
//		{
//			if (a[min_index] >= a[j])
//			{
//				min_index = j;//找最小元素所在的下标
//			}
//		}
//		swap(a[min_index], a[i]);//让最小元素位于第i个位置
//	}
//}

//思想:将数组按某个增量gap分成若干组,每组中记录的下标相差gap,对每组中全部元素进行排序  //,然后用一个较小增量再进行上述循环排序,当增量减到1时,整个要排序的数被分成单个组,排序完成
void Shell_sort(int *a,size_t size)
{
	assert(a);
	int gap = size / 3 + 1;
	while (1)
	{
		for (int i = 0; i < size - gap; ++i)
		{
			int end = i;
			int tmp = a[end + gap];
			while ((a[end] > tmp)&&end >= 0)
			{
				a[end+gap] = a[end];
				end -= gap;
			}
			a[end + gap] = tmp;
		}
		if (gap == 1)
			break;
		gap = gap / 3 + 1;//保证gap最后为1时能执行
	}
}

void TestSelectSort()
{
	int a[10] = { 9, 1, 3, 4, 8, 6, 0, 2, 5, 0 };
	int len = sizeof(a) / sizeof(a[0]);
	cout << "before:";
	for (int i = 0; i < len; ++i)
	{
		cout << a[i] << " ";
	}
	cout << endl;
	Shell_sort(a,len);
	//QuickSort(a, 0, 9);
	//SelectSort(a, 10);
	cout << "after: ";
	for (int i = 0; i < len; ++i)
	{
		cout << a[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}
void TestMergeSort()
{
	int a[10] = { 9, 1, 3, 4, 8, 6, 7, 2, 5, 0 };
	int len = sizeof(a) / sizeof(a[0]);
	cout << "before:";
	for (int i = 0; i < len; ++i)
	{
		cout << a[i] << " ";
	}
	cout << endl;
	//_merge_sort(a,0, len);
	_Merge_sort(a, len);
	cout << "after: ";
	for (int i = 0; i < len; ++i)
	{
		cout << a[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}
//堆排序思想:先建成一个大堆或小堆,堆顶元素是最大(最小),让堆顶元素与最后一个元素交换,数组长度-1,然后向下调整一次,重复上述循环
//template<class T>
//class Heap
//{
//public:
//	Heap(T* a, size_t size)
//	{
//		for (size_t i = 0; i < size; ++i)
//		{
//			_array.push_back(a[i]);
//		}
//		for (int i = (_array.size() - 2) / 2; i >= 0;--i)
//		{
//			AdjustDown(i,_array.size());
//		}
//	}
//
//	void AdjustDown(int root,int size)
//	{
//		size_t lchild = 2 * root + 1;
//		while (lchild < size)
//		{
//			if ((lchild + 1 < size) && _array[lchild + 1] < _array[lchild])
//			{
//				lchild++;
//			}
//			if (_array[lchild] < _array[root])
//			{
//				swap(_array[lchild], _array[root]);
//				root=lchild;
//				lchild = 2 * root + 1;
//			}
//			else
//				break;
//		}
//	}
//
//	void AdjustUp(size_t child)
//	{
//		size_t root = (child - 1) / 2;
//		while (child > 0)//若root和child为size_t型,永远都不会小于0,因此不能用它为循环条件
//		{
//			if (_array[child] < _array[root])
//			{
//				swap(_array[child], _array[root]);
//				child = root;
//				root = (child - 1) / 2;
//			}
//			else
//				break;
//		}
//	}
//
//	void push_elem(const T&x)
//	{
//		_array.push_back(x);
//		AdjustUp(_array.size() - 1);
//	}
//
//	void Pop_elem()
//	{
//		swap(_array[0], _array[(_array.size() - 1]));
//		_array.pop_back();//将堆顶元素与最后一个元素交换并删除,再进行向下调整
//		AdjustDown(0);
//	}
//
//	void Heap_Sort()
//	{
//		int size = _array.size();
//		while (size>0)
//		{
//			swap(_array[0], _array[size-1]);	
//			cout << _array[size - 1] << " ";
//			//_array.pop_back();
//			AdjustDown(0,size-1);
//			--size;
//		}
//	}
//	void Display()
//	{
//		cout << "heap is:";
//		for (int i = 0; i < _array.size(); ++i)
//		{
//			cout << _array[i] << " ";
//		}
//		cout << endl;
//	}
//protected:
//	vector<T> _array;
//
//};
//

算法的适用场景及比较:

比较排序:(1)插入(直接插入、希尔排序)、(2)选择(选择排序、堆排序)、(3)交换(冒泡排序、快排)(4)外排序(归并)

1)时间复杂度:

平均性能为O(N^2):插入、选择、冒泡

数据规模小时:直接插入排序较好

数据规模大时:冒泡排序时间代价最高

平均性能为O(NlgN):堆、快速、归并

数据规模大时:适用堆排序(例:在一千万个数中找最小的前100个数)

数据规模小时:快速排序较好,当小到一定区间使用插入排序

希尔排序平均时间复杂度为O(N^1.3)

稳定性指的是两个相同的数排序后位置是否变化,若无变化则稳定

2).稳定性分析:

稳定:冒泡、插入、归并

不稳定:选择、希尔、堆、快排