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資料結構與算法之排序—看不懂你來打我吧

資料結構與算法之排序—看不懂你來打我吧

下面主要寫了資料結構課本上介紹的「十種排序算法」,趁着快考試了複習一波排序,有圖有真相,看不懂打死我吧。

堆排序、快速排序、希爾排序、直接選擇排序不是穩定的排序算法,而基數排序、冒泡排序、直接插入排序、折半插入排序、連結清單插入排序、歸并排序是穩定的排序算法。

直接插入排序 t(n) = o(n^2)

直接插入排序「insertion sort」的基本思想是:每次将一個待排序的記錄,按其關鍵字大小插入到前面已經排好序的子序列中的适當位置,直到全部記錄插入完成為止。

設數組為a[0…n-1]:

初始時,a[0]自成1個有序區,無序區為a[1..n-1]。令i=1。

将a[i]并入目前的有序區a[0…i-1]中形成a[0…i]的有序區間。

i++并重複第二步直到i==n-1。排序完成。

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折半插入排序 t(n) = o(n^2)

折半插入排序是對直接插入排序的簡單改進,對于折半插入排序而言,當需要插入第i個元素時,它不會逐個進行比較每個元素,而是:

計算0~i-1索引的中間點,也就是用i索引處的元素和(0+i-1)/2索引處的元素進行比較,如果i索引處的元素值大,就直接在(0+i-1)/2~i-1半個範圍内進行搜尋;反之在0~(0+i-1)/2半個範圍内搜尋,這就是所謂的折半

在半個範圍内搜尋時,按照1的方法不斷地進行折半搜尋,這樣就可以将搜尋範圍縮小到1/2、1/4、1/8…,進而快速的确定插入位置

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連結清單插入排序 t(n) = o(n^2)

連結清單插入排序的基本思想是:假設前 n-1個節點有序,取最後節點,沿連結清單依次查找比較,直到合适位置,修改「本節點」和「待插入節點」的指針。

沿頭節點周遊連結清單,比較此節點、待插入節點、後繼節點的大小關系,直到:此節點 < 待插入節點 < 後繼節點。

令「此節點」指向「待插入節點」,「待插入節點」指向「後繼節點」。

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shell 排序(希爾排序) t(n) = o(n^1.5)

希爾排序的實質就是分組插入排序,該方法又稱縮小增量排序。該方法的基本思想是:

先将整個待排元素序列分割成若幹個子序列(由相隔某個“增量”的元素組成的)分别進行直接插入排序

然後依次縮減增量再進行排序,待整個序列中的元素基本有序(增量足夠小,1)時,再對全體元素進行一次直接插入排序

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冒泡排序 t(n) = o(n^2)

冒泡排序的基本思想是,對相鄰的元素進行兩兩比較,順序相反則進行交換,這樣,每一趟會将最小或最大的元素“浮”到頂端,最終達到完全有序。

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快速排序 範圍t(n) = o(n*lg n) ~ o(n^2) | 平均t(n) = o(n*lg n)

快速排序采用了分治(遞歸)的方法,該方法的基本思想是:

先從數列中取出一個數作為基準數

分區過程,将比這個數大的數全放到它的右邊,小于或等于它的數全放到它的左邊

再對左右區間重複第二步,直到各區間隻有一個數

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直接選擇排序 t(n) = o(n^2)

直接選擇排序(straight select sorting) 也是一種簡單的排序方法,它的基本思想是:

從r[0]~r[n-1]中選取最小值,與r[0]交換

從r{1}~r[n-1]中選取最小值,與r[1]交換

第i次從r[i-1]~r[n-1]中選取最小值,與r[i-1]交換

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堆選擇排序 t(n) = o(n*log2n)

堆排序(heapsort)是指利用堆積樹(堆)這種資料結構所設計的一種排序算法,它是選擇排序的一種。堆分為大根堆和小根堆,下圖為小根堆:

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「如圖所示依次類推」

歸并排序 t(n) = o(n*log2n)

歸并排序是建立在歸并操作上的一種有效的排序算法,采用了分治思想。如下圖的二路歸并:

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基數排序

基數排序(radix sort)屬于「配置設定式排序」,有點類似 「桶排」。

配置設定10個桶,桶編号為0-9,以個位數數字為桶編号依次入桶,将桶裡的數字順序取出來

再次入桶,不過這次以十位數的數字為準,進入相應的桶,同一桶内有序

再次取出,排序完成

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本文作者:趙吉彤

來源:51cto

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