#include <iostream>
using namespace std;

// 冒泡排序:
void BubbleSort(int a[], int n)
{
    bool flag = true;
    int k = n;
    while (flag)
    {
        flag = false;
        for (int i = 1; i < k; i++)
        {
            if (a[i - 1] > a[i]) {
                swap(a[i - 1], a[i]);
                flag = true;
            }
        }
        k--;
    }
}

// 直接插入排序:
void Insertsort(int a[], int n)
{
    int i, j;
    for (i = 1; i < n; i++)
    {
        for (j = i - 1; j >= 0; j--)
        {
            if (a[j + 1] < a[j])
                swap(a[j], a[j + 1]);
        }
    }
}

// 希尔排序(分组插入排序，增量为d，d=1是直接插入排序):
void Shellsort(int a[], int n) {
    int i, j, gap;

    for (gap = n / 2; gap > 0; gap /= 2)
    {
        //for (i = 0; i < gap; i++)
        for (i = gap; i < n; i++)
        {
            for (j = i - gap; j >= 0; j -= gap)
            {
                if (a[j + gap] < a[j])
                    swap(a[j + gap], a[j]);
            }
        }
    }
}

// 直接选择排序:
void Selectsort(int a[], int n) {
    int i, j;
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        int minIndex = i;
        for (j = i + 1; j < n; j++)
        {
            if (a[j] < a[minIndex])
            {
                minIndex = j;
            }
        }
        swap(a[i], a[minIndex]);
    }
}

// 归并排序(分治法):

// 将有序数组a[first...mid]和a[mid...last]合并
void MergeArray(int a[], int first, int mid, int last, int tmp[])
{
    int i = first, n = mid;
    int j = mid + 1, m = last;
    int k = 0;

    while (i <= n&&j <= m)
    {
        if (a[i] < a[j])
            tmp[k++] = a[i++];
        else
            tmp[k++] = a[j++];
    }

    while (i <= n)
    {
        tmp[k++] = a[i++];
    }

    while (j <= m)
        tmp[k++] = a[j++];

    for (i = 0; i < k; i++)
        a[first + i] = tmp[i];
}

// 先递归地分解数列，再合并数列完成归并排序:
void MergesortSection(int a[], int first, int last, int tmp[])
{
    if (first < last)
    {
        int mid = (first + last) / 2;
        MergesortSection(a, first, mid, tmp);  // 左边有序
        MergesortSection(a, mid + 1, last, tmp); // 右边有序
        MergeArray(a, first, mid, last, tmp); // 合并两个有序序列
    }
}

void Mergesort(int a[], int n)
{
    int *p = new int[n];
    if (p == NULL)
        return;
    MergesortSection(a, 0, n - 1, p);
    delete[] p;
}

// 快速排序:

// 找中枢（挖坑填数）
int Partition(int a[], int left, int right)
{
    int flag = a[left];
    while (left < right)
    {
        while (a[right] >= flag&&left < right)
            right--;
        if (left < right)
        {
            a[left] = a[right];
            left++;
        }

        while (a[left] < flag&&left < right)
            left++;
        if (left < right)
        {
            a[right] = a[left];
            right--;
        }
    }
    a[left] = flag;
    return left;
}

void QuicksortSection(int a[], int left, int right)
{
    if (left < right)
    {
        int i = Partition(a, left, right);
        QuicksortSection(a, left, i -1);
        QuicksortSection(a, i + 1, right);
    }
}

void Quicksort(int a[], int n)
{
    int left = 0;
    int right = n - 1;
    QuicksortSection(a, left, right);
}

// 堆排序:

// 新加入节点i  其父节点为(i-1)/2
void MinHeapFixUp(int a[], int i)
{
    for (int j = (i - 1) / 2; a[i] > a[j] && i != 0 && j >= 0; i = j, j = (i - 1) / 2)
        swap(a[i], a[j]);
}

// 插入节点，只能在最小堆的末尾插入
void MinHeapAddNumber(int a[], int n, int nNum)
{
    a[n] = nNum;
    MinHeapFixUp(a, n);
}

// 删除节点i  调整堆  只能删除最小堆的堆顶元素，将最后一个元素a[n]放在堆顶，进行调整
void MinHeapFixDown(int a[], int i, int n)
{
    int j, tmp;
    tmp = a[i];
    j = 2 * i + 1;  // 左儿子
    while (j < n)
    {
        if (j + 1 < n&&a[j + 1] < a[j]) // 在左儿子和右儿子中找最小
            j++;

        if (a[j] >= tmp)
            break;

        swap(a[j], a[i]);
        i = j;
        j = 2 * i + 1;
    }
    a[i] = tmp;
}

void MinHeapDeleteNumber(int a[], int n)
{
    swap(a[0], a[n - 1]);
    MinHeapFixDown(a, 0, n - 1);
}

// 建立最小堆，数组画成堆后，叶子节点已经是合法的堆了，只要从最后一个叶子（即数组的最后一个元素）的双亲节点，向下调整就好
void MakeMinHeap(int a[], int n)
{
    for (int i = n / 2 - 1; i >= 0; i--)
        MinHeapFixDown(a, i, n);
}

// 堆排序，对于小顶堆，我们只能从删除堆顶元素开始
// 对于堆用数组表示，我们将堆顶元素a[0]与a[n-1]交换， a[1]与a[n-2]交换...
// 相当于删除堆顶元素，所以向下调整堆
// 结果小顶堆对应的是从大到小的排序，若要从小到大，需要对结果逆序（或者用大顶堆）
void Minheapsort(int a[], int n)
{
    MakeMinHeap(a, 5);
    for (int i = n - 1; i >= 1; i--)
    {
        swap(a[i], a[0]);
        MinHeapFixDown(a, 0, i);
    }
}

int main()
{
    int a[] = { 5,3,4,1,2 };
    BubbleSort(a, 5);
    Insertsort(a, 5);
    Shellsort(a, 5);
    Selectsort(a, 5);
    Mergesort(a, 5);
    Quicksort(a, 5);
    Minheapsort(a, 5);

    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        cout << a[i] << ",";
    }
    system("pause");
    return 0;
}