C++实现常用排序算法：冒泡、选择、插入、堆、Shell、快速、归并排序

"这篇资源主要介绍了七种常用的排序算法，并提供了C++的实现代码，包括冒泡排序、选择排序、插入排序、堆排序、Shell排序、快速排序以及归并排序。作者通过测试验证了这些排序算法的性能，并指出在处理大规模数据时，C++的`std::sort`函数在效率上优于C语言的`quicksort`。测试代码在不同的编译器环境下均能通过，包括Windows下的VS6、VS2008以及GCC。" 排序算法是计算机科学中的重要主题，它们用于组织和整理数据，使得数据按照特定顺序排列。以下是这七种排序算法的详细介绍： 1. **冒泡排序**：冒泡排序是最基础的排序算法，通过不断地交换相邻的逆序元素来逐步调整序列。它的时间复杂度在最坏情况下为O(n²)，最好情况为O(n)。 2. **选择排序**：选择排序每次找到未排序部分的最小（或最大）元素，然后将其放到正确的位置。其时间复杂度始终为O(n²)，不论数据初始状态如何。 3. **插入排序**：插入排序通过构建有序序列，对于未排序数据，在已排序序列中从后向前扫描，找到相应位置并插入。它在最好情况下（已排序）的时间复杂度为O(n)，最坏情况（逆序）仍为O(n²)。 4. **堆排序**：堆排序利用了数据结构“堆”的特性，将待排序序列构造成一个大顶堆或小顶堆，然后通过交换堆顶元素与末尾元素来达到排序的目的。堆排序的平均时间复杂度为O(n log n)。 5. **Shell排序**：Shell排序是一种改进的插入排序，通过设置间隔序列（希尔序列）来减少元素之间的交换次数。它的效率通常高于直接插入排序，但比其他O(n log n)的算法慢。 6. **快速排序**：快速排序由C.A.R. Hoare提出，采用分治策略，选取一个“枢轴”元素，将小于枢轴的元素移到其左边，大于枢轴的移到右边，然后对左右子序列递归进行快速排序。平均时间复杂度为O(n log n)，但在最坏情况下（已排序或逆序）为O(n²)。 7. **归并排序**：归并排序同样基于分治，将序列分成两半分别排序，然后合并两个已排序的子序列。归并排序的时间复杂度始终保持在O(n log n)，是稳定的排序算法。 在C++中，`std::sort`函数提供了内置的排序功能，它通常使用了混合排序算法，如快速排序和插入排序的变体，因此在大多数情况下具有较高的性能。 在测试排序算法时，需要注意内存限制，如文中提到的，当数据量过大时，使用数组可能导致栈溢出，而使用动态内存管理的`std::vector`则更合适。此外，文件操作应使用C++的`std::ofstream`和`std::ifstream`，以适应标准C++的编程风格。