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排序算法小结

时间:2014-11-21 17:54:57      阅读:237      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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  我将对几种经典的排序算法进行一个小结,着重于代码的实现。

排序算法有冒泡排序、快速排序、直接插入排序、希尔排序、选择排序等。

 

排序算法1:冒泡排序

算法原理:(从后往前)
  1. 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换他们两个。
  2. 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。在这一点,最后的元素应该会是最大的数。
  3. 针对所有的元素重复以上的步骤,除了最后一个。
  4. 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤,直到没有任何一对数字需要比较。

算法分析:

时间复杂度

若文件的初始状态是正序的,一趟扫描即可完成排序。所需的关键字比较次数C和记录移动次数M均达到最小值:
C(min)=n-1,M(min)=0
所以,冒泡排序最好的时间复杂度为O(n)。
若初始文件是反序的,需要进行 n-1 趟排序。每趟排序要进行n-i次关键字的比较(1≤i≤n-1),且每次比较都必须移动记录三次来达到交换记录位置。在这种情况下,比较和移动次数均达到最大值:
C(max)=O(n2)
M(max)=O(n2)
 
 
冒泡排序的最坏时间复杂度为O(n2)。
综上,因此冒泡排序总的平均时间复杂度为O(n2)。

算法稳定性:不稳定性排序算法

冒泡排序就是把小的元素往前调或者把大的元素往后调。比较是相邻的两个元素比较,交换也发生在这两个元素之间。所以,如果两个元素相等,我想你是不会再无聊地把他们俩交换一下的;如果两个相等的元素没有相邻,那么即使通过前面的两两交换把两个相邻起来,这时候也不会交换,所以相同元素的前后顺序并没有改变,所以冒泡排序是一种稳定排序算法。
 
核心代码:
 1 for(int i=0;i<N-1;i++)
 2   for(int j=0;j<N-1-i;j++)
 3     if( a[j]>a[j+1] )
 4    {
 5       int temp=a[j];
 6       a[j]=a[a+1];
 7       a[j+1]=temp;
 8    }
 9 
10 //或者
11 
12 int bool=0;   //用于判断数组是否已经有序
13 for(int i=N-1;i<=1,bool==0;i++)
14 {
15   bool=1;     //先设定有序
16   for(int j=0;j<i-1;j++)
17     if( a[j]>a[j+1] )
18     { 
19        //...   交换a[j]和a[j+1]
20        bool=0;   //标记数组无序 
21     }
22 }

 


排序算法2:快速排序(对冒泡排序的改进)

基本思想:通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分,其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小,然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序,整个排序过程可以递归进行,以此达到整个数据变成有序序列。

一趟快速排序的算法是:
1)设置两个变量i、j,排序开始的时候:i=0,j=N-1;
2)以第一个数组元素作为关键数据,赋值给key,即key=A[0];
3)从j开始向前搜索,即由后开始向前搜索(j--),找到第一个小于key的值A[j],将A[j]和A[i]互换;
4)从i开始向后搜索,即由前开始向后搜索(i++),找到第一个大于key的A[i],将A[i]和A[j]互换;
5)重复第3、4步,直到i=j; (3,4步中,没找到符合条件的值,即3中A[j]不小于key,4中A[i]不大于key的时候改变j、i的值,使得j=j-1,i=i+1,直至找到为止。找到符合条件的值,进行交换的时候i, j指针位置不变。另外,i==j这一过程一定正好是i+或j-完成的时候,此时令循环结束)。
 
算法稳定性:不稳定性排序算法
 
快速排序不是一种稳定的排序算法,也就是说,多个相同的值的相对位置也许会在算法结束时产生变动。
 
核心代码:
 1 //执行一次快速排序
 2 int quick(int s[],int start,int end)
 3 {
 4   int i,j;
 5   i=start;
 6   j=end;
 7   s[0]=s[start];   //设置基准值
 8  while( i<j )
 9  { 
10      while( i<j && s[j]>s[0] )
11           j--;         //位置左移
12      if( i<j )   //当s[j]<=s[0]时
13      {
14          s[i]=s[j];    //将小于等于基准值的s[j]放到s[i]位置
15          i++;
16      }  
17 
18     while( i<j && s[i]<=s[0] )
19        i++;        //位置右移
20 if( i<j )//当s[j]>s[0]时
21
{ 22 s[j]=s[i]; //将大于基准值的s[i]放到s[j]位置
23
j--; 24 } 25 } 26 s[i]=s[0]; //将基准值放入指定位置
27 if( start<i ) 28 quick(s,start,j-1);//对分割的部分进行递归
29
if( end>i ) 30 quick(s,j+1,end); 31 }

 


排序算法3:直接插入排序

算法思想:每次从无序表中取出第一个元素,把它插入到有序表的合适位置,使有序表仍然有序。

第一趟比较前两个数,然后把第二个数按大小插入到有序表中; 第二趟把第三个数据与前两个数从前向后扫描,把第三个数按大小插入到有序表中;依次进行下去,进行了(n-1)趟扫描以后就完成了整个排序过程。
 
算法稳定性:稳定性排序算法
 
核心代码:
 1 for(int i=2;i<=n;i++)
 2 {
 3   s[0]=s[i];   //s[0]作为监视哨
 4   j=i-1;        //从右向左遍历有序数组
 5   while( s[0]<s[j] )   //找出s[0]要插入的位置
 6   {
 7         s[j+1]=s[j];     //监视哨较小,数据右移
 8       j--;
 9    }
10   s[j+1]=s[0];        //在确定的位置插入监视哨s[0]
11 }

 


排序算法4:希尔排序(直接插入排序的改进)

基本思想:先取一个小于n的整数d1作为第一个增量,,把文件的全部记录分组。所有距离为d1的倍数的记录放在同一个组中。先在各组内进行直接插入排序;然后,取第二个增量d2<d1重复上述的分组和排序,直至所取的增量等于1,即所有记录放在同一组中进行直接插入排序为止。

 

算法稳定性:不稳定性排序算法

 由于多次插入排序,我们知道一次插入排序是稳定的,不会改变相同元素的相对顺序,但在不同的插入排序过程中,相同的元素可能在各自的插入排序中移动,最后其稳定性就会被打乱,所以shell排序是不稳定的。

 

核心代码:

 1 while( k>0 )  // k为增量
 2 {
 3   for(i=k;i<n;i++)
 4   {
 5       j=i-k;
 6       if( a[j]>a[j+k] )
 7       {
 8           int temp=a[j];
 9           a[j]=a[j+1];
10           a[j+1]=temp;
11       }
12   }
13   k/=2;     //增量k减小
14 }

 


排序算法5:选择排序

算法思想:每一趟从待排序的数据元素中选出最小(或最大)的一个元素,顺序放在已排好序的数列的最后,直到全部待排序的数据元素排完。

 

算法稳定性:不稳定性排序算法

选择排序是给每个位置选择当前元素最小的,比如给第一个位置选择最小的,在剩余元素里面给第二个元素选择第二小的,依次类推,直到第n-1个元素,第n个元素不用选择了,因为只剩下它一个最大的元素了。那么,在一趟选择,如果一个元素比当前元素小,而该小的元素又出现在一个和当前元素相等的元素后面,那么交换后稳定性就被破坏了。比较拗口,举个例子,序列5 8 5 2 9,我们知道第一遍选择第1个元素5会和2交换,那么原序列中2和5的相对前后顺序就被破坏了,所以选择排序不是一个不稳定的排序算法。

 

核心代码:

 

1 for(int i=0;i<N-1;i++)
2   for(int j=i+1;j<N;j++)      //找出剩余数组中的最小(最大)的数
3      if( a[i]>a[j] )                 //排在有序数组的后面
4      {
5           int temp=a[i];
6           a[i]=a[j];
7           a[j]=temp;
8      }

 

排序算法小结

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原文地址:http://www.cnblogs.com/miaosha5s/p/4109939.html

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