直接插入排序C语言完整代码及其实验步骤和设计思路

以下是直接插入排序的完整C语言代码：

#include <stdio.h>

void insertion_sort(int arr[], int n) {
    int i, j, key;
    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;
    }
}

int main() {
    int arr[] = {64, 25, 12, 22, 11};
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    insertion_sort(arr, n);
    printf("Sorted array: ");
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

该程序使用了一个名为`insertion_sort`的函数来执行直接插入排序。在`main`函数中，我们定义了一个整数数组`arr`，包含了一些未排序的数字。我们使用`sizeof`操作符计算数组的大小，然后将其作为参数传递给`insertion_sort`函数。

`insertion_sort`函数首先定义了三个整数变量`i`，`j`和`key`。`i`用于遍历数组中的元素，`j`用于向前扫描已排序的子数组，`key`用于存储当前要插入的元素。在排序过程中，我们从数组的第二个元素开始循环，将当前元素存储在`key`变量中，并将`j`初始化为当前元素的前一个位置。

然后，我们开始向前扫描已排序的子数组，如果当前元素比`key`大，则将已排序的子数组中的元素向右移动一个位置，为当前元素腾出空间。当已排序的子数组中的元素小于或等于`key`时，我们将`key`插入到已排序的子数组中的正确位置。

最后，我们在`main`函数中输出已排序的数组。

实验步骤：

1. 打开C语言编译器，创建一个新的源代码文件。
2. 复制上述代码并将其粘贴到新文件中。
3. 编译并运行程序，查看排序后的结果。

设计思路：

直接插入排序算法的基本思想是将未排序的元素插入到已排序的子数组中，从而得到一个逐步增长的已排序数组。该算法的时间复杂度为O(n²)，适用于小规模数据排序。在该程序中，我们使用一个名为`insertion_sort`的函数来执行直接插入排序。该函数使用两个循环来遍历数组中的元素，并将当前元素插入到已排序的子数组中的正确位置。最后，我们在`main`函数中输出已排序的数组。