C语言数组升序排序函数详解：多种实现方法及性能比较210

在C语言编程中，经常需要对数组进行排序。升序排序是最常见的排序需求之一，它将数组元素按照从小到大的顺序排列。本文将深入探讨C语言中实现数组升序排序的多种方法，包括冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序以及使用标准库函数qsort进行排序，并对这些方法的性能进行比较和分析。我们将从算法原理、代码实现、时间复杂度和空间复杂度等方面进行全面的讲解。

1. 冒泡排序 (Bubble Sort)

冒泡排序是一种简单的排序算法，它重复地遍历要排序的列表，比较相邻的两个元素，如果它们的顺序错误就把它们交换。重复此过程直到列表排序完成。虽然简单易懂，但其时间复杂度较高，不适合处理大量数据。

代码实现：```c
void bubble_sort(int arr[], int n) {
int i, j, temp;
for (i = 0; i < n - 1; i++) {
for (j = 0; j < n - i - 1; j++) {
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
}
}
}
}
```

时间复杂度：O(n^2)

空间复杂度：O(1)

2. 选择排序 (Selection Sort)

选择排序也是一种简单的排序算法。它重复地查找列表中剩余未排序元素中的最小元素，然后将其放置在已排序序列的末尾。它需要大约 n²/2 次比较和 n 次交换，无论输入是否已排序。

代码实现：```c
void selection_sort(int arr[], int n) {
int i, j, min_idx;
for (i = 0; i < n - 1; i++) {
min_idx = i;
for (j = i + 1; j < n; j++) {
if (arr[j] < arr[min_idx])
min_idx = j;
}
if (min_idx != i) {
int temp = arr[min_idx];
arr[min_idx] = arr[i];
arr[i] = temp;
}
}
}
```

时间复杂度：O(n^2)

空间复杂度：O(1)

3. 插入排序 (Insertion Sort)

插入排序的工作原理类似于我们整理扑克牌的方式。它从第二个元素开始，将每个元素插入到前面已排序的子序列中的正确位置。对于少量数据，插入排序效率很高。

代码实现：```c
void insertion_sort(int arr[], int n) {
int i, key, j;
for (i = 1; i < n; i++) {
key = arr[i];
j = i - 1;
while (j >= 0 && arr[j] > key) {
arr[j + 1] = arr[j];
j = j - 1;
}
arr[j + 1] = key;
}
}
```

时间复杂度：O(n^2) 最佳情况O(n)

空间复杂度：O(1)

4. 快速排序 (Quick Sort)

快速排序是一种高效的排序算法，其平均时间复杂度为O(n log n)。它采用分治法策略，将数组递归地划分为更小的子数组，直到每个子数组只包含一个元素。然后，它将这些子数组合并起来，得到排序后的数组。

代码实现 (简化版，不处理重复元素的情况):```c
void quick_sort(int arr[], int low, int high) {
if (low < high) {
int pi = partition(arr, low, high);
quick_sort(arr, low, pi - 1);
quick_sort(arr, pi + 1, high);
}
}
int partition(int arr[], int low, int high) {
int pivot = arr[high];
int i = (low - 1);
for (int j = low; j

2025-05-21

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