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术语说明
稳定:如果a原本在b前面,而a=b,排序之后a仍然在b的前面;
不稳定:如果a原本在b的前面,而a=b,排序之后a可能会出现在b的后面;
内排序:所有排序操作都在内存中完成;
外排序:由于数据太大,因此把数据放在磁盘中,而排序通过磁盘和内存的数据传输才能进行;
时间复杂度: 一个算法执行所耗费的时间。
空间复杂度:运行完一个程序所需内存的大小。
图片名词解释
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
交换排序
冒泡排序(Bubble Sort)
基本思想:比较相邻的两个数,如果前者比后者大,则进行交换。每一轮排序结束,选出一个未排序中最大的数放到数组后面。
1.1 算法描述
比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换它们两个;
对每一对相邻元素作同样的工作,从开始第一对到结尾的最后一对,这样在最后的元素应该会是最大的数;
针对所有的元素重复以上的步骤,除了最后一个;
重复步骤1~3,直到排序完成。
1.2 复杂程度
时间复杂度O(n^2) 空间复杂度O(1)
空间复杂度O(n^2)
#include <stdio.h>
void bubbleSort(int *arr, int n)
{
int i,j,tmp;
for(i=0;i<n-1;i++)
{
for(j=0;j<n-1-i;j++)
{
if(arr[j]>arr[j+1])
{
tmp = arr[j];
arr[j]=arr[j+1];
arr[j+1]=tmp;
}
}
}
}
int main() {
int j;
int arr[] = {
10,6,5,2,3,8,7,4,9,1 };
int n = sizeof(arr) / sizeof(int);
bubbleSort(arr, n);
printf("排序后的数组为:\n");
for (j = 0; j<n; j++)
printf("%d ", arr[j]);
printf("\n");
return 0;
}
改进
升级版冒泡排序法:通过从低到高选出最大的数放到后面,再从高到低选出最小的数放到前面,如此反复,直到左边界和右边界重合。当数组中有已排序好的数时,这种排序比传统冒泡排序性能稍好。
在这里插入代码片
快速排序
选择排序(Selection Sort)
简单选择排序(Selection Sort)
选择排序(Selection-sort)是一种简单直观的排序算法。它的工作原理:首先在未排序序列中找到最小(大)元素,存放到排序序列的起始位置,然后,再从剩余未排序元素中继续寻找最小(大)元素,然后放到已排序序列的末尾。以此类推,直到所有元素均排序完毕。
算法描述
n个记录的直接选择排序可经过n-1趟直接选择排序得到有序结果。具体算法描述如下:
初始状态:无序区为R[1…n],有序区为空;
第i趟排序(i=1,2,3…n-1)开始时,当前有序区和无序区分别为R[1…i-1]和R(i…n)。该趟排序从当前无序区中-选出关键字最小的记录 R[k],将它与无序区的第1个记录R交换,使R[1…i]和R[i+1…n)分别变为记录个数增加1个的新有序区和记录个数减少1个的新无序区;
n-1趟结束,数组有序化了。
复杂程度
时间复杂度O(n^2) 空间复杂度O(1)
void SelectionSort(int *arr, int size)
{
int i, j, k, tmp;
for (i = 0; i < size - 1; i++) {
k = i;
//找到 i 后面最小的数
for (j = i + 1; j < size; j++) {
if (arr[j] < arr[k]) {
k = j;
}
}
// 把最小的数字给arr[i]
tmp = arr[k];
arr[k] = arr[i];
arr[i] = tmp;
}
}
堆排序
插入排序
直接插入排序(Insertion Sort)
插入排序(Insertion-Sort)的算法描述是一种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。
算法描述
一般来说,插入排序都采用in-place在数组上实现。具体算法描述如下:
从第一个元素开始,该元素可以认为已经被排序;
取出下一个元素,在已经排序的元素序列中从后向前扫描;
如果该元素(已排序)大于新元素,将该元素移到下一位置;
重复步骤3,直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置;
将新元素插入到该位置后;
重复步骤2~5。
复杂程度
时间复杂度O(n^2) 空间复杂度O(1)
void InsertionSort(int *arr, int n)
{
int i, j, tmp;
for (i = 1; i < n; i++) {
// 取出下一个元素,在已经排序的元素序列中从后向前扫描
if (arr[i] < arr[i-1]) {
tmp = arr[i];
// 如果该元素(已排序)大于新元素,将该元素移到下一位置;
for (j = i - 1; j >= 0 && arr[j] > tmp; j--) {
arr[j+1] = arr[j];
}
// 直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置;
// 将新元素插入到该位置后;
arr[j+1] = tmp;
}
}
}
希尔排序(Shell Sort)
希尔排序也是一种插入排序,它是简单插入排序经过改进之后的一个更高效的版本,也称为缩小增量排序,同时该算法是冲破O(n2)的第一批算法之一。它与插入排序的不同之处在于,它会优先比较距离较远的元素。希尔排序又叫缩小增量排序。
算法描述
先将整个待排序的记录序列分割成为若干子序列分别进行直接插入排序,具体算法描述:
选择一个增量序列t1,t2,…,tk,其中ti>tj,tk=1;
按增量序列个数k,对序列进行k 趟排序;
每趟排序,根据对应的增量ti,将待排序列分割成若干长度为m 的子序列,分别对各子表进行直接插入排序。仅增量因子为1 时,整个序列作为一个表来处理,表长度即为整个序列的长度。
复杂程度
时间复杂度O(n^1.3) 空间复杂度O(1)
归并排序(Merge Sort)
基数排序
参考文章
C:
java:
python: