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数据结构与算法之排序(归纳总结三)

时间:2014-12-23 21:04:58      阅读:205      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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  选择排序的基本思想是:每一趟从n-i+1 (i=1,2,…,n)个元素中选取一个关键字最小的元素作为有序序列中第i个元素。本节在介绍简单选择排序的基础上,给出了对其进行改进的算法堆排序。

1.简单选择排序

  a:算法描述

  

  简单选择排序的基本思想非常简单,即:第一趟,从n个元素中找出关键字最小的元素与第一个元素交换;第二趟,在从第二个元素开始的n-1个元素中再选出关键字最小的元素与第二个元素交换;如此,第k趟,则从第k个元素开始的n-k+1个元素中选出关键字最小的元素与第k个元素交换,直到整个序列按关键字有序。

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  b:算法实现

  

	public void selectSort(int[] r, int low, int high) {
		for (int k = low; k < high - 1; k++) { // 作n-1趟选取
			int min = k;
			for (int i = min + 1; i <= high; i++)
				// 选择关键字最小的元素
				if (compare(r[i], r[min]))
					min = i;
			if (k != min) {
				int temp = r[k]; // 关键字最小的元素与元素r[k]交换
				r[k] = r[min];
				r[min] = temp;
			}// end of if
		}// end of for(int k=0…

	}// end of selectSort

  

【效率分析】
空间效率:显然简单选择排序只需要一个辅助空间。

时间效率:在简单选择排序中,所需移动元素的次数较少,在待排序序列已经有序的情况下,简单选择排序不需要移动元素,在最坏的情况下,即待排序序列本身是逆序时,则移动元素的次数为3(n-1)。然而无论简单选择排序过程中移动元素的次数是多少,在任何情况下,简单选择排序都需要进行n(n-1)/2次比较操作,因此简单选择排序的时间复杂度为Ο(n²)

  c:算法示例

  SelectSort.java

package com.test.sort.selection;


public class SelectSort {

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("简单选择排序排序功能实现》》》》");
		int[] arr = { 23, 54, 6, 2, 65, 34, 2, 67, 7, 9, 43 };

		SelectSort sort = new SelectSort();
		System.out.println("排序之前序列:");
		sort.printArr(arr);
		sort.selectSort(arr, 0, arr.length - 1);
		System.out.println("排序之后序列:");
		;
		sort.printArr(arr);
	}

	public void selectSort(int[] r, int low, int high) {
		for (int k = low; k < high - 1; k++) { // 作n-1趟选取
			int min = k;
			for (int i = min + 1; i <= high; i++)
				// 选择关键字最小的元素
				if (compare(r[i], r[min]))
					min = i;
			if (k != min) {
				int temp = r[k]; // 关键字最小的元素与元素r[k]交换
				r[k] = r[min];
				r[min] = temp;
			}// end of if
		}// end of for(int k=0…

	}// end of selectSort

	public boolean compare(int paramA, int paramB) {
		if (paramA < paramB) {
			return true;
		} else {
			return false;
		}
	}

	/**
	 * 依次打印出数组元素
	 */
	public void printArr(int[] arr) {
		if (arr != null) {
			for (int temp : arr) {
				System.out.print(temp + "   ");
			}
			System.out.println();
		}
	}
}

  

  d:结果输出

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2.堆排序

  a:算法描述

  

    设有n个元素,欲将其按关键字排序。可以首先将这n个元素按关键字建成堆,将堆顶元素输出,得到n个元素中关键字最大(或最小)的元素。然后,再将剩下的n-1个元素重新建成堆,再输出堆顶元素,得到n个元素中关键字次大(或次小)的元素。如此反复执行,直到最后只剩一个元素,则可以得到一个有序序列,这个排序过程称之为堆排序。堆排序需要解决两个问题,一个是如何将n个元素的序列按关键字建成堆;一个是输出堆顶元素后,怎样调整剩余n-1个元素,使其按关键字成为一个新堆。

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                        调整堆结构

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                      初始堆建立过程

 

  b:算法实现

	public void heapSort(int[] r) {
		int n = r.length - 1;
		for (int i = n / 2; i >= 1; i--)
			// 初始化建堆
			heapAdjust(r, i, n);
		for (int i = n; i > 1; i--) { // 不断输出堆顶元素并调整r[1..i-1]为新堆
			int temp = r[1]; // 交换堆顶与堆底元素
			r[1] = r[i];
			r[i] = temp;
			heapAdjust(r, 1, i - 1); // 调整
		}
	}

	// 已知r[low..high]中除r[low]之外,其余元素均满足堆的定义
	private void heapAdjust(int[] r, int low, int high) {
		int temp = r[low];
		for (int j = 2 * low; j <= high; j = j * 2) { // 沿关键之较大的元素向下进行筛选

			// j指向关键之较大的元素
			if (j < high && compare(r[j], r[j + 1]))
				j++;
			// 若temp比其孩子都大,则插入到low所指位置
			if (!compare(temp, r[j]))
				break;
			r[low] = r[j];
			low = j; // 向下筛选
		}
		r[low] = temp;
	}

  

  c:算法示例

HeapSort.java

package com.test.sort.selection;


public class HeapSort {

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub

		System.out.println("堆排序排序功能实现》》》》");
		int[] arr = {1, 54, 6, 1, 65, 34, 2, 67, 7, 9, 43 };

		HeapSort sort = new HeapSort();
		System.out.println("排序之前序列:");
		sort.printArr(arr);
		sort.heapSort(arr);
		System.out.println("排序之后序列:");
		sort.printArr(arr);
	}

	public void heapSort(int[] r) {
		int n = r.length - 1;
		for (int i = n / 2; i >= 1; i--)
			// 初始化建堆
			heapAdjust(r, i, n);
		for (int i = n; i > 1; i--) { // 不断输出堆顶元素并调整r[1..i-1]为新堆
			int temp = r[1]; // 交换堆顶与堆底元素
			r[1] = r[i];
			r[i] = temp;
			heapAdjust(r, 1, i - 1); // 调整
		}
	}

	// 已知r[low..high]中除r[low]之外,其余元素均满足堆的定义
	private void heapAdjust(int[] r, int low, int high) {
		int temp = r[low];
		for (int j = 2 * low; j <= high; j = j * 2) { // 沿关键之较大的元素向下进行筛选

			// j指向关键之较大的元素
			if (j < high && compare(r[j], r[j + 1]))
				j++;
			// 若temp比其孩子都大,则插入到low所指位置
			if (!compare(temp, r[j]))
				break;
			r[low] = r[j];
			low = j; // 向下筛选
		}
		r[low] = temp;
	}

	public boolean compare(int paramA, int paramB) {
		if (paramA < paramB) {
			return true;
		} else {
			return false;
		}
	}

	/**
	 * 依次打印出数组元素
	 */
	public void printArr(int[] arr) {
		if (arr != null) {
			for (int temp : arr) {
				System.out.print(temp + "   ");
			}
			System.out.println();
		}
	}

}

  

  d:结果输出

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数据结构与算法之排序(归纳总结三)

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原文地址:http://www.cnblogs.com/zhangminghui/p/4181121.html

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