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排序算法 排序算法总结

转自:http://www.cnblogs.com/end/archive/2011/10/22/2221034.html

1.按平均时间将排序分为四类:

(1)平方阶(O(n2))排序

 一般称为简单排序,例如直接插入、直接选择和冒泡排序;

(2)线性对数阶(O(nlgn))排序

 如快速、堆和归并排序;

(3)O(n1+£)阶排序

 £是介于0和1之间的常数,即0<£<1,如希尔排序;

(4)线性阶(O(n))排序

 如桶、箱和基数排序。

2.影响排序效果的因素

因为不同的排序方法适应不同的应用环境和要求,所以选择合适的排序方法应综合考虑下列因素:

  ①待排序的记录数目n;

  ②记录的大小(规模);

  ③关键字的结构及其初始状态;

  ④对稳定性的要求;

  ⑤语言工具的条件;

  ⑥存储结构;

  ⑦时间和辅助空间复杂度等。

3.不同条件下,排序方法的选择

(1)若n较小(如n≤50),可采用直接插入或直接选择排序。

 当记录规模较小时,直接插入排序较好;否则因为直接选择移动的记录数少于直接插人,应选直接选择排序为宜。

(2)若文件初始状态基本有序(指正序),则应选用直接插入、冒泡或随机的快速排序为宜;

(3)若n较大,则应采用时间复杂度为O(nlgn)的排序方法:快速排序、堆排序或归并排序。

 

快速排序是目前基于比较的内部排序中被认为是最好的方法,当待排序的关键字是随机分布时,快速排序的平均时间最短;

堆排序所需的辅助空间少于快速排序,并且不会出现快速排序可能出现的最坏情况。这两种排序都是不稳定的。

若要求排序稳定,则可选用归并排序。但本章介绍的从单个记录起进行两两归并的 排序算法并不值得提倡,通常可以将它和直接插入排序结合在一起使用。先利用直接插入排序求得较长的有序子文件,然后再两两归并之。因为直接插入排序是稳定 的,所以改进后的归并排序仍是稳定的。

(4)特殊的箱排序、基数排序

它们都是一种稳定的排序算法,但有一定的局限性:

  1)、关键字可分解。

  2)、记录的关键字位数较少,如果密集更好

  3)、如果是数字时,最好是无符号的,否则将增加相应的映射复杂度,可先将其正负分开排序。

4.排序算法的稳定性

1)稳定的:如果存在多个具有相同排序码的记录,经过排序后,这些记录的相对次序仍然保持不变,则这种排序算法称为稳定的。

插入排序、冒泡排序、归并排序、分配排序(桶式、基数)都是稳定的排序算法。

2)不稳定的:否则称为不稳定的。

直接选择排序、堆排序、shell排序、快速排序都是不稳定的排序算法。

5.算法试验比较分析

排序算法 排序算法总结

冒泡排序:

在最优情况下只需要经过n- 1次比较即可得出结果,(这个最优情况那就是序列己是正序,从100K的正序结果可以看出结果正是如此),但在最坏情况下,即倒序(或一个较小值在最 后),下沉算法将需要n(n-1)/2次比较。所以一般情况下,特别是在逆序时,它很不理想。它是对数据有序性非常敏感的排序算法。

冒泡排序2:

它是冒泡排序的改良(一次下沉再一次上浮),最优情况和最坏情况与冒泡排序差不多,但是一般情况下它要好过冒泡排序,它一次下沉,再一次上浮,这样避免了因一个数的逆序,而造成巨大的比较。如(2,3,4,…,n- 1,n,1),用冒泡排序需要n(n-1)/2次比较,而此排序只要3轮,共比较(n-1)+(n-2)+(n-3)次,第一轮1将上移一位,第二轮1将 移到首位,第三轮将发现无数据交换,序列有序而结束。但它同样是一个对数据有序性非常敏感的排序算法,只适合于数据基本有序的排序。

快速排序:

它同样是冒泡排序的改进,它通过一次交换能消除多个逆序,这样可以减少逆序时所消耗的扫描和数据交换次数。在最优情况下,它的排序时间复杂度为O(nlog2n)。即每次划分序列时,能均匀分成两个子串。但最差情况下它的时间复杂度将是O(n^2)。即每次划分子串时,一串为空,另一串为m-1(程序中的100K正 序和逆序就正是这样,如果程序中采用每次取序列中部数据作为划分点,那将在正序和逆时达到最优)。从100K中正序的结果上看“快速排序”会比“冒泡排序”更慢,这主要是“冒泡排序”中采用了提前结束排序的方法。有的书上这解释“快速排序”,在理论上讲,如果每次能均匀划分序列,它将是最快的排序算法, 因此称它作快速排序。虽然很难均匀划分序列,但就平均性能而言,它仍是基于关键字比较的内部排序算法中速度最快者。

直接选择排序:

简单的选择排序,它的比较次数一定:n(n- 1)/2。也因此无论在序列何种情况下,它都不会有优秀的表现(从上100K的正序和反序数据可以发现它耗时相差不多,相差的只是数据移动时间),可见对数据的有序性不敏感。它虽然比较次数多,但它的数据交换量却很少。所以我们将发现它在一般情况下将快于冒泡排序。

堆排序:

由于它在直接选择排序的基础上利用了比较结果形成。效率提高很大。它完成排序的总比较次数为O(nlog2n)。它是对数据的有序性不敏感的一种算法。但堆排序将需要做两个步骤:-是建堆,二是排序(调整堆)。所以一般在小规模的序列中不合适,但对于较大的序列,将表现出优越的性能。

直接插入排序:

简单的插入排序,每次比较后最多移掉一个逆序,因此与冒泡排序的效率相同。但它在速度上还是要高点,这是因为在冒泡排序下是进行值交换,而在插入排序下是值移动,所以直接插入排序将要优于冒泡排序。直接插入法也是一种对数据的有序性非常敏感的一种算法。在有序情况下只需要经过n-1次比较,在最坏情况下,将需要n(n-1)/2次比较。

希尔排序:

增量的选择将影响希尔排序的效率。但是无论怎样选择增量,最后一定要使增量为1,进行一次直接插入排序。但它相对于直接插入排序,由于在子表中每进行一次比较,就可能移去整个经性表中的多个逆序,从而改善了整个排序性能。希尔排序算是一种基于插入排序的算法,所以对数据有序敏感。

归并排序:

归并排序是一种非就地排序,将需要与待排序序列一样多的辅助空间。在使用它对两个己有序的序列归并,将有无比的优势。其时间复杂度无论是在最好情况下还是在最坏情况下均是O(nlog2n)。对数据的有序性不敏感。若数据节点数据量大,那将不适合。但可改造成索引操作,效果将非常出色。

基数排序:

在程序中采用的是以数值的十进制位分解,然后对空间采用一次性分配,因此它需要较多的辅助空间(10*n+10), (但我们可以进行其它分解,如以一个字节分解,空间采用链表将只需辅助空间(n+256)。基数排序的时间是线性的(即O(n))。由此可见,基数排序非常吸引人,但它也不是就地排序,若节点数据量大时宜改为索引排序。但基数排序有个前提,要关键字能象整型、字符串这样能分解,若是浮点型那就不行了。

排序算法 排序算法总结

注:

1.快速排序数组长度100W以下效率最高,100W以上用归并排序。

2.堆排序优于希尔排序,但如果数组部分有序,希尔更优。

3.插入排序用于少量元素的排序,通常为8个或以下。可用希尔排序替代。

4.希尔排序秒杀所有O(n^2)的排序算法,在数据量较小的情况下,10W以下元素都可考虑希尔排序。

5.基数排序适用场景要求较高,元素必须是整数,整数时长度10W以上,最大值100W以下效率较好,但它可以适用字符串、日期等排序。

6.对数据有序敏感:希尔(最后一次插入)、直接插入、冒泡

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