对插入排序、选择排序、冒泡（双向冒泡）、堆排序、快速排序、归并排序等多种排序算法进行实现，输出排序中间过程、统计关键字的比较次数和记录的移动次数。

好的，我可以给你讲一下这些排序算法的实现方式，并输出排序过程中的比较次数和记录移动次数。

1. 插入排序

插入排序的实现方式是将待排序元素分为已排序和未排序两个部分，遍历未排序部分，将每个元素插入到已排序部分的正确位置。比较次数为n*(n-1)/2，移动次数最坏情况下为n*(n-1)/2。

2. 选择排序

选择排序的实现方式是每次从未排序的部分中找到最小元素，放到已排序部分的末尾。比较次数为n*(n-1)/2，移动次数为n-1。

3. 冒泡排序

冒泡排序的实现方式是遍历数组，将相邻的元素进行比较并交换位置，直到整个数组有序。比较次数为n*(n-1)/2，移动次数为最坏情况下为n*(n-1)/2。

4. 堆排序

堆排序的实现方式是将待排序元素构建成一个堆，然后将堆顶元素与最后一个元素交换位置，将堆的大小减一，重新构建堆，直到所有元素有序。比较次数为n*log2(n)，移动次数为n*log2(n)。

5. 快速排序

快速排序的实现方式是选取一个基准元素，将数组分成两个部分，左边部分的元素都小于基准元素，右边部分的元素都大于基准元素。然后对左右两个部分进行递归排序。比较次数为n*log2(n)，移动次数为n*log2(n)。

6. 归并排序

归并排序的实现方式是将数组分成两个部分，对每个部分进行递归排序，然后将两个有序数组合并成一个有序数组。比较次数为n*log2(n)，移动次数为n*log2(n)。

以上是这些排序算法的实现方式和统计信息，希望能对你有所帮助。

相关问题

C语言，请写出对插入排序、选择排序、冒泡（双向冒泡）、堆排序、快速排序、归并排序等多种排序算法进行实现，输出排序中间过程、统计关键字的比较次数和记录的移动次数的完整代码

以下是C语言实现多种排序算法的代码，其中包括插入排序、选择排序、冒泡排序、堆排序、快速排序和归并排序，每种排序算法都输出了排序过程中的中间结果，并统计了关键字比较次数和记录移动次数。

1. 插入排序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

void insertion_sort(int arr[], int n) {
    int i, j, key, cmp = 0, mov = 0;
    for (i = 1; i < n; i++) {
        key = arr[i];
        j = i - 1;
        while (j >= 0 && arr[j] > key) {
            arr[j + 1] = arr[j];
            j--;
            cmp++;
            mov++;
        }
        arr[j + 1] = key;
        mov++;
        printf("Pass %d: ", i);
        for (int k = 0; k < n; k++) {
            printf("%d ", arr[k]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("Total comparisons: %d\n", cmp);
    printf("Total movements: %d\n", mov);
}

int main() {
    srand(time(NULL));
    int n = 10;
    int arr[n];
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        arr[i] = rand() % 100;
    }
    printf("Initial array: ");
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
    insertion_sort(arr, n);
    return 0;
}

2. 选择排序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

void selection_sort(int arr[], int n) {
    int i, j, min, cmp = 0, mov = 0;
    for (i = 0; i < n - 1; i++) {
        min = i;
        for (j = i + 1; j < n; j++) {
            if (arr[j] < arr[min]) {
                min = j;
            }
            cmp++;
        }
        int temp = arr[min];
        arr[min] = arr[i];
        arr[i] = temp;
        mov += 3;
        printf("Pass %d: ", i + 1);
        for (int k = 0; k < n; k++) {
            printf("%d ", arr[k]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("Total comparisons: %d\n", cmp);
    printf("Total movements: %d\n", mov);
}

int main() {
    srand(time(NULL));
    int n = 10;
    int arr[n];
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        arr[i] = rand() % 100;
    }
    printf("Initial array: ");
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
    selection_sort(arr, n);
    return 0;
}

3. 冒泡排序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

void bubble_sort(int arr[], int n) {
    int i, j, temp, cmp = 0, mov = 0;
    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;
                mov += 3;
            }
            cmp++;
        }
        printf("Pass %d: ", i + 1);
        for (int k = 0; k < n; k++) {
            printf("%d ", arr[k]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("Total comparisons: %d\n", cmp);
    printf("Total movements: %d\n", mov);
}

void bidirectional_bubble_sort(int arr[], int n) {
    int left = 0, right = n - 1, last = right, i, temp, cmp = 0, mov = 0;
    while (left < right) {
        for (i = left; i < right; i++) {
            if (arr[i] > arr[i + 1]) {
                temp = arr[i];
                arr[i] = arr[i + 1];
                arr[i + 1] = temp;
                mov += 3;
                last = i;
            }
            cmp++;
        }
        right = last;
        for (i = right; i > left; i--) {
            if (arr[i] < arr[i - 1]) {
                temp = arr[i];
                arr[i] = arr[i - 1];
                arr[i - 1] = temp;
                mov += 3;
                last = i;
            }
            cmp++;
        }
        left = last;
        printf("Pass %d: ", n - (right + left) / 2);
        for (int k = 0; k < n; k++) {
            printf("%d ", arr[k]);
        }
        printf("\n");
    }
    printf("Total comparisons: %d\n", cmp);
    printf("Total movements: %d\n", mov);
}

int main() {
    srand(time(NULL));
    int n = 10;
    int arr[n];
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        arr[i] = rand() % 100;
    }
    printf("Initial array: ");
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
    bubble_sort(arr, n);
    printf("========================================\n");
    bidirectional_bubble_sort(arr, n);
    return 0;
}

4. 堆排序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

void max_heapify(int arr[], int start, int end, int *cmp, int *mov) {
    int dad = start;
    int son = dad * 2 + 1;
    while (son <= end) {
        if (son + 1 <= end && arr[son] < arr[son + 1]) {
            son++;
        }
        (*cmp)++;
        if (arr[dad] > arr[son]) {
            return;
        } else {
            int temp = arr[dad];
            arr[dad] = arr[son];
            arr[son] = temp;
            (*mov) += 3;
            dad = son;
            son = dad * 2 + 1;
        }
    }
}

void heap_sort(int arr[], int n) {
    int i, cmp = 0, mov = 0;
    for (i = n / 2 - 1; i >= 0; i--) {
        max_heapify(arr, i, n - 1, &cmp, &mov);
    }
    for (i = n - 1; i > 0; i--) {
        int temp = arr[0];
        arr[0] = arr[i];
        arr[i] = temp;
        mov += 3;
        printf("Pass %d: ", n - i);
        for (int k = 0; k < n; k++) {
            printf("%d ", arr[k]);
        }
        printf("\n");
        max_heapify(arr, 0, i - 1, &cmp, &mov);
    }
    printf("Total comparisons: %d\n", cmp);
    printf("Total movements: %d\n", mov);
}

int main() {
    srand(time(NULL));
    int n = 10;
    int arr[n];
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        arr[i] = rand() % 100;
    }
    printf("Initial array: ");
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
    heap_sort(arr, n);
    return 0;
}

5. 快速排序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int partition(int arr[], int left, int right, int *cmp, int *mov) {
    int pivot = arr[left], i = left, j = right, temp;
    while (i < j) {
        while (i < j && arr[j] >= pivot) {
            j--;
            (*cmp)++;
        }
        while (i < j && arr[i] <= pivot) {
            i++;
            (*cmp)++;
        }
        if (i < j) {
            temp = arr[i];
            arr[i] = arr[j];
            arr[j] = temp;
            (*mov) += 3;
        }
    }
    arr[left] = arr[i];
    arr[i] = pivot;
    (*mov) += 3;
    printf("Pivot: %d, Pass %d: ", pivot, i - left + 1);
    for (int k = 0; k < right - left + 1; k++) {
        printf("%d ", arr[k + left]);
    }
    printf("\n");
    return i;
}

void quick_sort(int arr[], int left, int right, int *cmp, int *mov) {
    if (left < right) {
        int pivot_index = partition(arr, left, right, cmp, mov);
        quick_sort(arr, left, pivot_index - 1, cmp, mov);
        quick_sort(arr, pivot_index + 1, right, cmp, mov);
    }
}

int main() {
    srand(time(NULL));
    int n = 10;
    int arr[n];
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        arr[i] = rand() % 100;
    }
    printf("Initial array: ");
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
    int cmp = 0, mov = 0;
    quick_sort(arr, 0, n - 1, &cmp, &mov);
    printf("Total comparisons: %d\n", cmp);
    printf("Total movements: %d\n", mov);
    return 0;
}

6. 归并排序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

void merge(int arr[], int left, int mid, int right, int *cmp, int *mov) {
    int i = left, j = mid + 1, k = 0;
    int *temp = (int *)malloc((right - left + 1) * sizeof(int));
    while (i <= mid && j <= right) {
        if (arr[i] <= arr[j]) {
            temp[k++] = arr[i++];
        } else {
            temp[k++] = arr[j++];
        }
        (*cmp)++;
    }
    while (i <= mid) {
        temp[k++] = arr[i++];
        (*mov)++;
    }
    while (j <= right) {
        temp[k++] = arr[j++];
        (*mov)++;
    }
    for (k = 0, i = left; i <= right; k++, i++) {
        arr[i] = temp[k];
        (*mov)++;
    }
    printf("Pass: ");
    for (int k = 0; k < right - left + 1; k++) {
        printf("%d ", arr[k + left]);
    }
    printf("\n");
    free(temp);
}

void merge_sort(int arr[], int left, int right, int *cmp, int *mov) {
    if (left < right) {
        int mid = (left + right) / 2;
        merge_sort(arr, left, mid, cmp, mov);
        merge_sort(arr, mid + 1, right, cmp, mov);
        merge(arr, left, mid, right, cmp, mov);
    }
}

int main() {
    srand(time(NULL));
    int n = 10;
    int arr[n];
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        arr[i] = rand() % 100;
    }
    printf("Initial array: ");
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
    int cmp = 0, mov = 0;
    merge_sort(arr, 0, n - 1, &cmp, &mov);
    printf("Total comparisons: %d\n", cmp);
    printf("Total movements: %d\n", mov);
    return 0;
}

冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序、归并排序、基数排序、堆排序对比

这些排序算法都有其优缺点，适用于不同的场景。

- 冒泡排序：最简单的排序算法之一，时间复杂度为O(n^2)，稳定排序。适用于数据量小的情况。
- 选择排序：也是一种简单的排序算法，时间复杂度为O(n^2)，不稳定排序。适用于数据量小的情况。
- 插入排序：对于大部分已经排序好的数据，时间复杂度为O(n)，最坏情况下为O(n^2)，稳定排序。适用于对于少量元素的排序。
- 快速排序：时间复杂度为O(nlogn)，不稳定排序。适用于大数据量的排序。
- 归并排序：时间复杂度为O(nlogn)，稳定排序。适用于大数据量的排序。
- 基数排序：时间复杂度为O(n*k)，稳定排序。适用于数据量大且每个元素位数相同的情况。
- 堆排序：时间复杂度为O(nlogn)，不稳定排序。适用于大数据量的排序。

综上所述，选择排序、插入排序、冒泡排序适用于数据量小的情况，而快速排序、归并排序、基数排序、堆排序适用于大数据量的情况。其中，如果需要稳定排序，则应该选择插入排序和归并排序，如果需要不稳定排序，则应该选择快速排序和堆排序。