十大经典排序算法
算法一:快速排序算法
快速排序是由东尼·霍尔所发展的一种排序算法。在平均状况下,排序 n 个项目要Ο(n log n)次比较。在最坏状况下则需要Ο(n2)次比较,但这种状况并不常见。事实上,快速排序通常明显比其他Ο(n log n) 算法更快,因为它的内部循环(inner loop)可以在大部分的架构上很有效率地被实现出来。
快速排序使用分治法(Divide and conquer)策略来把一个串行(list)分为两个子串行(sub-lists)。
算法步骤:
1 从数列中挑出一个元素,称为 "基准"(pivot),
2 重新排序数列,所有元素比基准值小的摆放在基准前面,所有元素比基准值大的摆在基准的后面(相同的数可以到任一边)。在这个分区退出之后,该基准就处于数列的中间位置。这个称为分区(partition)操作。
3 递归地(recursive)把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。
递归的最底部情形,是数列的大小是零或一,也就是永远都已经被排序好了。虽然一直递归下去,但是这个算法总会退出,因为在每次的迭代(iteration)中,它至少会把一个元素摆到它最后的位置去。
算法二:堆排序算法
堆排序(Heapsort)是指利用堆这种数据结构所设计的一种排序算法。堆积是一个近似完全二叉树的结构,并同时满足堆积的性质:即子结点的键值或索引总是小于(或者大于)它的父节点。
堆排序的平均时间复杂度为Ο(nlogn) 。
算法步骤:
创建一个堆H[0..n-1]
把堆首(最大值)和堆尾互换
3. 把堆的尺寸缩小1,并调用shift_down(0),目的是把新的数组顶端数据调整到相应位置
4. 重复步骤2,直到堆的尺寸为1
算法三:归并排序
归并排序(Merge sort,台湾译作:合并排序)是建立在归并操作上的一种有效的排序算法。该算法是采用分治法(Divide and Conquer)的一个非常典型的应用。
算法步骤:
1. 申请空间,使其大小为两个已经排序序列之和,该空间用来存放合并后的序列
2. 设定两个指针,最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置
3. 比较两个指针所指向的元素,选择相对小的元素放入到合并空间,并移动指针到下一位置
4. 重复步骤3直到某一指针达到序列尾
5. 将另一序列剩下的所有元素
‘贰’ 排序方法有哪几种
1、排序方法有10种,分别是:冒泡排序、选择排序、插入排序、希尔排序、归并排序、快速排序、堆排序、计数排序、桶排序、基数排序。
2、冒泡排序算法是把较小的元素往前调或者把较大的元素往后调。这种方法主要是通过对相邻两个元素进行大小的比较,根据比较结果和算法规则对该二元素的位置进行交换,这样逐个依次进行比较和交换,就能达到排序目的。
3、选择排序算法的基本思路是为每一个位置选择当前最小的元素。选择排序的基本思想是,基于直接选择排序和堆排序这两种基本的简单排序方法。
4、插入排序算法是基于某序列已经有序排列的情况下,通过一次插入一个元素的方式按照原有排序方式增加元素。
‘叁’ 几种经典排序算法优劣比较的C++程序实现
一、低级排序算法
1.选择排序
(1)排序过程
给定一个数值集合,循环遍历集合,每次遍历从集合中选择出最小或最大的放入集合的开头或结尾的位置,下次循环从剩余的元素集合中遍历找出最小的并如上操作,最后直至所有原集合元素都遍历完毕,排序结束。
(2)实现代码
//选择排序法
template
void Sort::SelectSort(T* array, int size)
{
int minIndex;
for(int i = 0; i < size; i++)
{
minIndex = i;
for(int j = i + 1; j < size; j++)
{
if(array[minIndex] > array[j])
{
minIndex = j;
}
}
if(minIndex != i)
{
Swap(array, i, minIndex);
}
}
}
(3)分析总结
选择排序时间复杂度比较高,达到了O(n^2),每次选择都要遍历一遍无序区间。选择排序对一类重要的元素序列具有较好的效率,就是元素规模很大,而排序码却比较小的序列。另外要说明的是选择排序是一种不稳定的排序方法。
2.冒泡排序
(1)排序过程
冒泡排序的过程形如其名,就是依次比较相邻两个元素,优先级高(或大或小)的元素向后移动,直至到达序列末尾,无序区间就会相应地缩小。下一次再从无序区间进行冒泡操作,依此循环直至无序区间为1,排序结束。
(2)实现代码
//冒泡排序法
template
void Sort::BubbleSort(T* array, int size)
{
for(int i = 0; i < size; i++)
{
for(int j = 1; j < size - i; j++)
{
if(array[j] < array[j - 1])
{
Swap(array, j, j - 1);
}
}
}
}
(3)分析总结
冒泡排序的时间复杂度也比较高,达到O(n^2),每次遍历无序区间都将优先级高的元素移动到无序区间的末尾。冒泡排序是一种稳定的排序方式。
二、高级排序算法
(1)排序过程
归并排序的原理比较简单,也是基于分治思想的。它将待排序的元素序列分成两个长度相等的子序列,然后为每一个子序列排序,然后再将它们合并成一个序列。
(2)实现代码
//归并排序
template
void Sort::MergeSort(T* array, int left, int right)
{
if(left < right)
{
int mid = (left + right) / 2;
MergeSort(array, left, mid);
MergeSort(array, mid + 1, right);
Merge(array, left, mid, right);
}
}
//合并两个已排好序的子链
template
void Sort::Merge(T* array, int left, int mid, int right)
{
T* temp = new T[right - left + 1];
int i = left, j = mid + 1, m = 0;
while(i <= mid && j <= right)
{
if(array[i] < array[j])
{
temp[m++] = array[i++];
}
else
{
temp[m++] = array[j++];
}
}
while(i <= mid)
{
temp[m++] = array[i++];
}
while(j <= right)
{
temp[m++] = array[j++];
}
for(int n = left, m = 0; n <= right; n++, m++)
{
array[n] = temp[m];
}
delete temp;
}
(3)分析总结
归并排序最好、最差和平均时间复杂度都是O(nlogn),是一种稳定的排序算法。
‘肆’ 十大经典算法之动图演示
前面好奇心已经带大家从 冒泡排序 开始,一直到 基数排序 ,从头过了一遍,那么这里归纳一下,将 十个经典算法 的 演示图 都放出来,供大家对比参考学习。
每张图都会附带详细 解说链接 ,有需要的同学可以 点击详细了解学习 。
Python 实现经典算法之冒泡排序
Python 实现经典算法之选择排序
Python 实现经典算法之插入排序
Python 实现经典算法之希尔排序
Python 实现经典算法之归并排序
Python 实现经典算法之堆排序
Python 实现经典算法之快速排序
Python 实现经典算法之计数排序
Python 实现经典算法之桶排序
Python 实现经典算法之基数排序
好了,上面就是 经典十大排序算法 的图片演示了,我 尽可能 的都是放了动图。
部分文章里面可能不止一张图片,我这里碍于篇幅和排版,就没放。有需要的同学也可以 点击 附带的 链接 详细 学习
‘伍’ 十大经典排序算法
排序算法是《数据结构与算法》中最基本的算法之一。
排序算法可以分为内部排序和外部排序,内部排序是数据记录在内存中进行排序,而外部排序是因排序的数据很大,一次不能容纳全部的排序记录,在排序过程中需要访问外存。常见的内部排序算法有:插入排序、希尔排序、选择排序、冒泡排序、归并排序、快速排序、堆排序、基数排序等。用一张图概括:
点击以下图片查看大图:
关于时间复杂度
平方阶 (O(n2)) 排序 各类简单排序:直接插入、直接选择和冒泡排序。
线性对数阶 (O(nlog2n)) 排序 快速排序、堆排序和归并排序;
O(n1+§)) 排序,§ 是介于 0 和 1 之间的常数。 希尔排序
线性阶 (O(n)) 排序 基数排序,此外还有桶、箱排序。
关于稳定性
稳定的排序算法:冒泡排序、插入排序、归并排序和基数排序。
不是稳定的排序算法:选择排序、快速排序、希尔排序、堆排序。
名词解释:
n:数据规模 k:"桶"的个数 In-place:占用常数内存,不占用额外内存 Out-place:占用额外内存 稳定性:排序后 2 个相等键值的顺序和排序之前它们的顺序相同包含以下内容:
1、冒泡排序 2、选择排序 3、插入排序 4、希尔排序 5、归并排序 6、快速排序 7、堆排序 8、计数排序 9、桶排序 10、基数排序排序算法包含的相关内容具体如下:
冒泡排序算法
冒泡排序(Bubble Sort)也是一种简单直观的排序算法。它重复地走访过要排序的数列,一次比较两个元素,如果他们的顺序错误就把他们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换,也就是说该数列已经排序完成。这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢"浮"到数列的顶端。
选择排序算法
选择排序是一种简单直观的排序算法,无论什么数据进去都是 O(n?) 的时间复杂度。所以用到它的时候,数据规模越小越好。唯一的好处可能就是不占用额外的内存空间。
插入排序算法
插入排序的代码实现虽然没有冒泡排序和选择排序那么简单粗暴,但它的原理应该是最容易理解的了,因为只要打过扑克牌的人都应该能够秒懂。插入排序是一种最简单直观的排序算法,它的工作原理是通过构建有序序列,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。
希尔排序算法
希尔排序,也称递减增量排序算法,是插入排序的一种更高效的改进版本。但希尔排序是非稳定排序算法。
归并排序算法
归并排序(Merge sort)是建立在归并操作上的一种有效的排序算法。该算法是采用分治法(Divide and Conquer)的一个非常典型的应用。
快速排序算法
快速排序是由东尼·霍尔所发展的一种排序算法。在平均状况下,排序 n 个项目要 Ο(nlogn) 次比较。在最坏状况下则需要 Ο(n2) 次比较,但这种状况并不常见。事实上,快速排序通常明显比其他 Ο(nlogn) 算法更快,因为它的内部循环(inner loop)可以在大部分的架构上很有效率地被实现出来。
堆排序算法
堆排序(Heapsort)是指利用堆这种数据结构所设计的一种排序算法。堆积是一个近似完全二叉树的结构,并同时满足堆积的性质:即子结点的键值或索引总是小于(或者大于)它的父节点。堆排序可以说是一种利用堆的概念来排序的选择排序。
计数排序算法
计数排序的核心在于将输入的数据值转化为键存储在额外开辟的数组空间中。作为一种线性时间复杂度的排序,计数排序要求输入的数据必须是有确定范围的整数。
桶排序算法
桶排序是计数排序的升级版。它利用了函数的映射关系,高效与否的关键就在于这个映射函数的确定。
基数排序算法
基数排序是一种非比较型整数排序算法,其原理是将整数按位数切割成不同的数字,然后按每个位数分别比较。由于整数也可以表达字符串(比如名字或日期)和特定格式的浮点数,所以基数排序也不是只能使用于整数。