直接插入排序算法、希尔排序、快速排序算法、直接选择排序算法,并用main函数测试

直接插入排序算法：
直接插入排序是一种基本的排序算法，它的思想是将待排序的序列分为两部分，一部分为已排序的部分，另一部分为未排序的部分。每次从未排序的部分中取出一个元素，插入到已排序的部分的合适位置，直到所有元素都被插入为止。

希尔排序：
希尔排序是一种改进的插入排序算法，它通过比较距离较远的元素进行交换，从而使得元素能够快速地到达它们最终排序的位置。希尔排序先将待排序的序列按照一定的步长分组，对每组进行插入排序，然后逐步缩小步长，直至步长为1，完成排序。

快速排序算法：
快速排序是一种常用的排序算法，它的基本思想是通过选定一个基准元素，将序列分为两部分，一部分小于基准元素，一部分大于基准元素。然后对这两部分再次进行快速排序，不断重复这个过程直到整个序列有序。

直接选择排序算法：
直接选择排序是一种简单但低效的排序算法。它的思想是每次从待排序的序列中选择最小（或最大）的元素，将其放在已排序的序列的末尾，直到所有元素都被排序。

以下是相应算法的C++代码实现及测试：

#include <iostream>
using namespace std;

// 直接插入排序算法
void insertionSort(int arr[], int n) {
    for (int i = 1; i < n; i++) {
        int key = arr[i];
        int j = i - 1;
        while (j >= 0 && arr[j] > key) {
            arr[j + 1] = arr[j];
            j--;
        }
        arr[j + 1] = key;
    }
}

// 希尔排序算法
void shellSort(int arr[], int n) {
    for (int gap = n / 2; gap > 0; gap /= 2) {
        for (int i = gap; i < n; i++) {
            int temp = arr[i];
            int j;
            for (j = i; j >= gap && arr[j - gap] > temp; j -= gap) {
                arr[j] = arr[j - gap];
            }
            arr[j] = temp;
        }
    }
}

// 快速排序算法
int partition(int arr[], int low, int high) {
    int pivot = arr[high];
    int i = (low - 1);

    for (int j = low; j <= high - 1; j++) {
        if (arr[j] < pivot) {
            i++;
            swap(arr[i], arr[j]);
        }
    }
    swap(arr[i + 1], arr[high]);
    return (i + 1);
}

void quickSort(int arr[], int low, int high) {
    if (low < high) {
        int pi = partition(arr, low, high);
  
        quickSort(arr, low, pi - 1);
        quickSort(arr, pi + 1, high);
    }
}

// 直接选择排序算法
void selectionSort(int arr[], int n) {
    for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
        int minIndex = i;
        for (int j = i + 1; j < n; j++) {
            if (arr[j] < arr[minIndex]) {
                minIndex = j;
            }
        }
        swap(arr[i], arr[minIndex]);
    }
}

// 测试函数
void printArray(int arr[], int n) {
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        cout << arr[i] << " ";
    }
    cout << endl;
}

int main() {
    int arr[] = {5, 3, 8, 2, 1};
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    
    cout << "直接插入排序算法：" << endl;
    insertionSort(arr, n);
    printArray(arr, n);

    cout << "希尔排序算法：" << endl;
    shellSort(arr, n);
    printArray(arr, n);

    cout << "快速排序算法：" << endl;
    quickSort(arr, 0, n - 1);
    printArray(arr, n);

    cout << "直接选择排序算法：" << endl;
    selectionSort(arr, n);
    printArray(arr, n);

    return 0;
}

这里我们假设排序的序列为{5, 3, 8, 2, 1}。最终输出的结果为：

直接插入排序算法：
1 2 3 5 8

希尔排序算法：
1 2 3 5 8

快速排序算法：
1 2 3 5 8

直接选择排序算法：
1 2 3 5 8