C语言版---双向循环链表排序，冒泡排序，选择排序，插入排序，快速排序，应有尽有，取之不尽用之不竭，交换节点版本，没有bug，保证看懂!

一、废话不多说，直接上代码

        如果想看单链表排序的朋友，可以在我的博客里找，点击左边。

你好

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>typedef struct node
{int data;struct node *prev;struct node *next;
}node;//生成一个节点
node *initList(void)
{node *new = malloc(sizeof(node));if(!new){printf("malloc fail!\n");return NULL;}new->data = 0;new->prev = new;new->next = new;return new;
}//头插法插入一个节点
void head_insert(node *head, node *new)
{new->next = head->next;head->next->prev = new;head->next = new;new->prev = head;
}
//尾插法插入一个节点
void tail_insert(node *head, node *new)
{new->prev = head->prev;head->prev->next = new;new->next = head;head->prev = new;
}//弹出一个节点
void Remove(node *new)
{new->prev->next = new->next;new->next->prev = new->prev;new->next = new;new->prev = new;
}
//遍历
void traverse(node *head)
{for(node *p = head->next; p != head; p = p->next){printf("%d ", p->data);}printf("\n");
}//选择排序
void choose_sort(node *head)
{//头结点是空的或者表是空的或者表只有一个节点时候不用排if(!head || head->next == head || head->next->next == head) {return;}node *p, *min, *tail;//tail及tail前面是排好序的，每次从tail后面选出一个最小值，插入到tail前面，直到等于head结束for(tail = head; tail->next != head; tail = tail->next){//从tail->next->next开始，到等于head时结束，与tail->next比较找出最小值minfor(min = tail->next, p = min->next; tail != head, p != head; p = p->next){if(min->data > p->data) //找到一个比min更小的，就记录{min = p;       //由于是双向循环链表不需要记录min的前驱节点}}printf("本轮排序选择出的最小值： %d\n", min->data);if(min != tail->next)  //如果tail->next本来就是本轮的最小值，则不用交换{/*弹出min节点min->prev->next = min->next;min->next->prev = min->prev; */Remove(min);/*尾插法插到tail后面min->prev = tail;min->next = tail->next;tail->next->prev = min;tail->next = min;*/head_insert(tail, min);}traverse(head);   //显示每一轮排序结果}
}//冒泡排序
void bubble_sort(node *head)
{int flag;node  *p, *tmp, *tail;tail = head;   //tail以及tail后面的是排好序的元素，第一次还没有排好，所以为headwhile(1){flag = 1;   //flag用来标志是否已经排好序//每次从head->next开始遍历，直到tail结束, prev是p的前驱节点for(p = head->next; p && p->next != tail;){//交换后，p已经移动到后面，不需要再遍历下一个if(p->data > p->next->data){flag = 0;        //修改flag=0，标志本轮循环交换过tmp  = p->next;  //在弹出p节点前需先记录p->next节点/*弹出p节点p->prev->next = p->next;p->next->prev = p->prev;*/Remove(p);/*插入p节点p->next = tmp->next;tmp->next->prev = p;p->prev = tmp;tmp->next = p;*/head_insert(tmp, p);}else //没有交换就继续遍历下一个{p = p->next;}}printf("本轮排序移动出的最大值：%d\n", p->data);traverse(head);   显示每一轮排序结果if(flag)   //如果内层循环中都没有交换过，则所有节点都已经是排好序的{printf("冒泡排序结束！\n");break;}tail = p;  //tail向前移一个，tail以及tail后面的是排好序的元素}
}//插入排序，最优版本
void insert_sort(node *head)
{//头结点是空的或者表是空的或者表只有一个节点时候不用排if(!head || head->next == head || head->next->next == head) {return;}node *p, *q, *tail;//head->next->next开始遍历，tail及tail前面的是排好序的，p是本轮待插入值，等于head时结束for(tail = head->next, p = tail->next; p != head; p = tail->next){//从head->next开始遍历，直到tail结束for(q = head; q != tail; q = q->next){if(p->data < q->next->data) //插入后结束本次遍历{/*弹出p节点tail->next = p->next;p->next->prev = tail; */ Remove(p);/*把p节点插入到q->next前面,即q的后面p->next = q->next;q->next->prev = p;q->next = pp->prev = q;*/head_insert(q, p);break;}}printf("本轮排序插入值：%d, ", p->data);if(tail == q)   //在tail前面没有插入，就下移{printf("已处于插入位置\n");tail = tail->next;}else{//p已经处于插入位置，显示时要用p->next->dataprintf("插入到%d的前面\n", p->next->data);}traverse(head);  //显示每一轮排序结果}
}//快速排序的一次划分，第一种版本
node *partition(node *head, node *tail)
{node *p, *basic, *tmp;//从baisc后面开始遍历，找到比baisc小的就插入到head后面，直到tail结束，prev是p的前驱节点//这里head可以理解为本次待划分的链表的头结点，tail是链表的最后一个节点的下一个(NULL)for(basic = head->next, p = basic->next; p != tail; p = p->next){if(p->data < basic->data){//保留p->prev的位置, 交换后p要复位tmp = p->prev;/*弹出p节点p->next->prev = p->prev;p->prev->next = p->next;*/Remove(p);/*p节点插入到head后p->next = head->next;head->next->prev = p;p->prev = head;head->next = p;*/head_insert(head, p);//p复位p = tmp;}}return basic;
}//快速排序，第一种版本
void quick_sort(node *head, node *tail)
{//头结点是空的或者表是空的或者表只有一个节点时候不用排//tail是链表的结束点，一开始等于head,后面等于basicif(!head|| head->next == tail || head->next->next == tail){return;}//baisc前的节点都比basic小，baisc后的节点都比baisc大node *basic = partition(head, tail);printf("本次划分节点：%d\n", basic->data);quick_sort(head, basic); //把head->next到basic前一个进行递归排序quick_sort(basic, tail); //从basic->next到tail前一个进行递归排序
}//交换两节点，p, q互换
void swap(node *p, node *q)
{if(p->data == q->data){return;}node *tmp = p->prev;  //记录p的前驱节点Remove(p);            //弹出p节点head_insert(q, p);    //把p插入到q后面Remove(q);            //弹出q节点head_insert(tmp, q);  //把q插入到tmp后面
}//快速排序的一次划分，第二种版本
node *partition2(node *head, node *tail)
{node *p, *q, *tmp;p = head->next; //这里head可以理解为本次待划分的链表的头结点q = tail->prev; //这里tail是链表的最后一个节点的后面，可以理解为NULL//区间长度等于零时结束//特别说明，内层循环中判断条件中，有且仅有一个内层循环要加“<=”号，二选一//内层循环只能是两个，如果是一个的话，会出错，举例：12 34 78 56 23 99 34 12 45 76while(p != q){//从后面开始往前遍历，直到p==q或者p->data大于等于q->datawhile(p != q && p->data < q->data){q = q->prev; }if(p == q)   //如果p->data 都小于q->data，表示已经排好{break;}tmp = p->prev;    //交换前先保留p->prev，用来复位p 和 qswap(p, q);       //交换p和qq = p;            //q复位p = tmp->next;    //p复位//从前面开始往后遍历，直到p==q或者p->data大于q->datawhile(p != q && p->data <= q->data){p = p->next;}if(p == q)   //如果p->data 都小于q->data，表示已经排好{break;}tmp = p->prev;   //交换前先保留p->prev，用来复位p 和 qswap(p, q);      //交换p和qq = p;           //q复位p = tmp->next;   //p复位}return p;
}//快速排序，第二种种版本
void quick_sort2(node *head, node *tail)
{//头结点是空的或者表是空的或者表只有一个节点时候不用排//tail是链表的结束点，一开始等于head,后面等于basicif(!head|| head->next == tail || head->next->next == tail){return;}//baisc前的节点都比basic小，baisc后的节点都比baisc大node *basic = partition2(head, tail);printf("本次划分节点：%d\n", basic->data);quick_sort2(head, basic); //把head->next到basic前一个进行递归排序quick_sort2(basic, tail); //从basic->next到tail前一个进行递归排序
}int main(void)
{int i, len;node *head, *new, *p, *q;printf("请输入双向循环链表的长度: ");scanf("%d", &len);head = initList();head->data = len;printf("请输入元素：");for(int i = 0; i<len; i++){new = initList();scanf("%d", &new->data);tail_insert(head, new);}printf("请选择排序方式，1.选择排序 2.冒泡排序 3.插入排序 4.快速排序: ");scanf("%d", &i);printf("排序前:\n");traverse(head);switch(i){case 1:choose_sort(head);break;case 2:bubble_sort(head);break;case 3:insert_sort(head);break;case 4:quick_sort2(head, head);break;}printf("由小到大排序后:\n");traverse(head);return 0;
}

温馨提示：
        如果复制时发现有缩进报错，后者空格报错等问题，以VScode为例，可以按Ctrl+F，复制一个报错的空格，然后替换成一个手打的空格键，具体操作可以搜搜，可以看我的博客。

具体截图：以 12 34 78 56 23 99 34 12 45 76为例，其他朋友可以自己举

选择排序

冒泡排序

插入排序

快速排序

二、代码分析

        如果你认真看完上述的代码和注释，那么，我可以大概率保证你基本可以看懂了双向循环链表的排序，其实也不难，就是在关键步骤和控制条件。下面来仔细分析每个排序的关键步骤和控制条件。

冒泡排序

          思路：冒泡排序就是从首元结点开始，左右两两比较大小，以从小到大排序为例，如果比后面一个的节点大，就交换，然后继续往后比较，直到到达已经排好的元素为止。

        特点：每一轮冒泡排序结束后，总会把最大的节点放到最后面，不断的往前移，直到头结点，就结束了。

        注意的地方：单链表的交换，不同于数组的交换，单链表的交换后，以p和q为例，p在q的前面，如果p->data > q->data,就交换p和q节点，交换后p已经处于下一次待交换的位置，所以不需要在p = p->next了，否则会漏了一个没排，出错，需要特别注意!跟单链表的差不多！

        优化地方：1.设置flag，来标志链表中的元素是否已经是排好序的，因为这里做可以用一次循环判断出链表中的元素是否已经排好，而不用进行无用的多层循环。2.设置一个tail，来指明后面的节点是排好的，当遍历到tail时，就结束本轮循环，同时tail前移一个。

选择排序

        思路：选择排序就是每次从未排好的节点中，通过遍历比较大小的方法，选择出一个最小的（以从小到大排为例），然后插入到排好的后面，这样，每轮循环就可以选出一个最小的，直到全部插入完为止。

        特点：跟插入排序很像，但两者略有不同，选择排序先选出最小的，然后直接插入到排好元素的后面，而插入排序是直接选出一个节点，然后通过和排好的元素进行比较大小来插入到合适的位置。

        注意的地方：以从小到大排为例，采用尾插法应该是每次选取最小的，如果采用头插法应该是每次选取最大的。跟单链表的差不多！

        优化地方：如果这个节点本来就处于待插入地方，即当前最小的，就不需要交换了，直接进行下一轮。设置一个tail标志，之所以说有点像插入排序，就是体现在这里了。

插入排序

        思路：插入排序就是每次直接从未排好序的节点中拿一个出来，一般是下一个；然后在排好序的节点中通过遍历的方法来比较应该插入到的位置，直到插完为止。

        特点：直接选一个插入，不像选择排序那样，先选了，再插入。

        注意的地方：需要设置标志tail来指明已经排好的节点的界限，遍历查找插入位置时，遇到tail，说明待插入节点是已经排好的节点中最大的，不需要插入，同时tail要后移一个。跟单链表的差不多！

        优化地方：tail标志和直接插入。

快速排序

        思路：每次选中一个基准点，然后从基准点后面开始遍历，如果找到比基准点小节点（以从小到大排为例），就插入到基准点前面，直到链表的尾部，结束。这样每一次划分后，处于基准点前面的节点都比基准点小，处于基准点后面的节点都比基准点大。然后分别递归划分基准点前的节点和后的节点。

        特点：每次划分结束后能找到一个基准点，可以看成是中位数，然后递归。有点像二分查找，跟一颗二叉树差不多。

        注意的地方：第一次传参数时，传head(头节点）和NULL。而且需要严格控制退出条件，头结点为空，或者没有节点，或者只有一个节点时，不用排，直接返回。

        优化的地方：这里写了两种版本的，第一种，采用先定好基准点，后比较的方法，详情可以看我的博客里的单链表排序或者上面的讲解。

        另外一种版本，采用先比较，然后找出基准点，就是数组常用的，往中间靠的方法，一个head和tail,如果head<tail，tail就一直往前移，然后如果head<tail,head就一直往后移，直到head == tail是就是本次划分的基准点。因为是双向循环链表，有前指针，所以可以采用这种方法，单链表一般不采用这种方法，时间复杂度太高。

三、总结

        如果之前看过我博客里写的单链表排序，对于写双向循环链表排序，基本上直接搬过来就行，只需要修改一下结束条件单链表的为NULL,双向循环链表的为头结点head。

        虽然这么做很方便，但是体现不了双向循环链表的灵魂，单链表每次交换时，要额外寻找到其前驱节点，而双向循环链表不需要，直接就可以用，因为其本来就有前指针。所以我特意优化了某些地方，详情请对比两篇CSDN的代码注释。

        本期排序算法到这里，结束了，如果你觉得我写的不错，可不可以给我一个点赞，收藏，转发，评论等等，你们的支持，是我最大的动力！^_^

        下一期准备出C语言版的数组排序，冒泡排序，选择排序，插入排序，快速排序，堆排序，希尔排序等。记得关注我哦！^_^