面試中的排序演算法總結
查詢和排序演算法是演算法的入門知識,其經典思想可以用於很多演算法當中。因為其實現**較短,應用較常見。所以在面試中經常會問到排序演算法及其相關的問題。但萬變不離其宗,只要熟悉了思想,靈活運用也不是難事。一般在面試中最常考的是快速排序和歸併排序,並且經常有面試官要求現場寫出這兩種排序的**。對這兩種排序的**一定要信手拈來才行。還有插入排序、氣泡排序、堆排序、基數排序、桶排序等。
面試官對於這些排序可能會要求比較各自的優劣、各種演算法的思想及其使用場景。還有要會分析演算法的時間和空間複雜度。通常查詢和排序演算法的考察是面試的開始,如果這些問題回答不好,估計面試官都沒有繼續面試下去的興趣都沒了。所以想開個好頭就要把常見的排序演算法思想及其特點要熟練掌握,有必要時要熟練寫出**。
氣泡排序
氣泡排序是最簡單的排序之一了,其大體思想就是通過與相鄰元素的比較和交換來把小的數交換到最前面。這個過程類似於水泡向上公升一樣,因此而得名。舉個栗子,對5,3,8,6,4這個無序序列進行氣泡排序。首先從後向前冒泡,4和6比較,把4交換到前面,序列變成5,3,8,4,6。同理4和8交換,變成5,3,4,8,6,3和4無需交換。5和3交換,變成3,5,4,8,6,3.這樣一次冒泡就完了,把最小的數3排到最前面了。對剩下的序列依次冒泡就會得到乙個有序序列。氣泡排序的時間複雜度為o(n^2)。
選擇排序
選擇排序的思想其實和氣泡排序有點類似,都是在一次排序後把最小的元素放到最前面。但是過程不同,氣泡排序是通過相鄰的比較和交換。而選擇排序是通過對整體的選擇。舉個栗子,對5,3,8,6,4這個無序序列進行簡單選擇排序,首先要選擇5以外的最小數來和5交換,也就是選擇3和5交換,一次排序後就變成了3,5,8,6,4.對剩下的序列一次進行選擇和交換,最終就會得到乙個有序序列。其實選擇排序可以看成氣泡排序的優化,因為其目的相同,只是選擇排序只有在確定了最小數的前提下才進行交換,大大減少了交換的次數。選擇排序的時間複雜度為o(n^2)。
插入排序
插入排序不是通過交換位置而是通過比較找到合適的位置插入元素來達到排序的目的的。相信大家都有過打撲克牌的經歷,特別是牌數較大的。在分牌時可能要整理自己的牌,牌多的時候怎麼整理呢?就是拿到一張牌,找到乙個合適的位置插入。這個原理其實和插入排序是一樣的。舉個栗子,對5,3,8,6,4這個無序序列進行簡單插入排序,首先假設第乙個數的位置時正確的,想一下在拿到第一張牌的時候,沒必要整理。然後3要插到5前面,把5後移一位,變成3,5,8,6,4.想一下整理牌的時候應該也是這樣吧。然後8不用動,6插在8前面,8後移一位,4插在5前面,從5開始都向後移一位。注意在插入乙個數的時候要保證這個數前面的數已經有序。簡單插入排序的時間複雜度也是o(n^2)。
快速排序
快速排序一聽名字就覺得很高階,在實際應用當中快速排序確實也是表現最好的排序演算法。快速排序雖然高階,但其實其思想是來自氣泡排序,氣泡排序是通過相鄰元素的比較和交換把最小的冒泡到最頂端,而快速排序是比較和交換小數和大數,這樣一來不僅把小數冒泡到上面同時也把大數沉到下面。
上面留下來了乙個問題為什麼一定要j指標先動呢?首先這也不是絕對的,這取決於基準數的位置,因為在最後兩個指標相遇的時候,要交換基準數到相遇的位置。一般選取第乙個數作為基準數,那麼就是在左邊,所以最後相遇的數要和基準數交換,那麼相遇的數一定要比基準數小。所以j指標先移動才能先找到比基準數小的數。
快速排序是不穩定的,其時間平均時間複雜度是o(nlgn)。
堆排序
堆排序是借助堆來實現的選擇排序,思想同簡單的選擇排序,以下以大頂堆為例。注意:如果想公升序排序就使用大頂堆,反之使用小頂堆。原因是堆頂元素需要交換到序列尾部。
首先,實現堆排序需要解決兩個問題:
如何由乙個無序序列鍵成乙個堆?
如何在輸出堆頂元素之後,調整剩餘元素成為乙個新的堆?
第乙個問題,可以直接使用線性陣列來表示乙個堆,由初始的無序序列建成乙個堆就需要自底向上從第乙個非葉元素開始挨個調整成乙個堆。
第二個問題,怎麼調整成堆?首先是將堆頂元素和最後乙個元素交換。然後比較當前堆頂元素的左右孩子節點,因為除了當前的堆頂元素,左右孩子堆均滿足條件,這時需要選擇當前堆頂元素與左右孩子節點的較大者(大頂堆)交換,直至葉子節點。我們稱這個自堆頂自葉子的調整成為篩選。
希爾排序
希爾排序是插入排序的一種高效率的實現,也叫縮小增量排序。簡單的插入排序中,如果待排序列是正序時,時間複雜度是o(n),如果序列是基本有序的,使用直接插入排序效率就非常高。希爾排序就利用了這個特點。基本思想是:先將整個待排記錄序列分割成為若干子串行分別進行直接插入排序,待整個序列中的記錄基本有序時再對全體記錄進行一次直接插入排序。
歸併排序
歸併排序是另一種不同的排序方法,因為歸併排序使用了遞迴分治的思想,所以理解起來比較容易。其基本思想是,先遞迴劃分子問題,然後合併結果。把待排序列看成由兩個有序的子串行,然後合併兩個子串行,然後把子序列看成由兩個有序序列。。。。。倒著來看,其實就是先兩兩合併,然後四四合併。。。最終形成有序序列。空間複雜度為o(n),時間複雜度為o(nlogn)。
從平均時間來看,快速排序是效率最高的,但快速排序在最壞情況下的時間效能不如堆排序和歸併排序。而後者相比較的結果是,在n較大時歸併排序使用時間較少,但使用輔助空間較多。
上面說的簡單排序包括除希爾排序之外的所有氣泡排序、插入排序、簡單選擇排序。其中直接插入排序最簡單,但序列基本有序或者n較小時,直接插入排序是好的方法,因此常將它和其他的排序方法,如快速排序、歸併排序等結合在一起使用。
基數排序的時間複雜度也可以寫成o(d*n)。因此它最使用於n值很大而關鍵字較小的的序列。若關鍵字也很大,而序列中大多數記錄的最高關鍵字均不同,則亦可先按最高關鍵字不同,將序列分成若干小的子串行,而後進行直接插入排序。
從方法的穩定性來比較,基數排序是穩定的內排方法,所有時間複雜度為o(n^2)的簡單排序也是穩定的。但是快速排序、堆排序、希爾排序等時間效能較好的排序方法都是不穩定的。穩定性需要根據具體需求選擇。
上面的演算法實現大多數是使用線性儲存結構,像插入排序這種演算法用鍊錶實現更好,省去了移動元素的時間。具體的儲存結構在具體的實現版本中也是不同的。
面試排序演算法總結
從第二個元素開始,每次選擇乙個元素插入到之前已經排好序的部分。選擇插入位置的時候從後往前,將帶插入元素取出,依次後移大於帶插入元素的數。演算法複雜度 最好是正序有序,需要n次比較。最差逆序有序,複雜度o n2 平均複雜度o n2 插入排序是穩定的 void insertsort int a,int ...
面試 排序演算法總結
空間複雜度 快速排序是一種原地排序,只需要乙個很小的棧作為輔助空間,空間複雜度為o log2n 所以適合在資料集比較大的時候使用。時間複雜度 時間複雜度比較複雜,最好的情況是o n 最差的情況是o n2 所以平時說的o nlogn 為其平均時間複雜度。具體操作過程 隨便取乙個值 6 將其為基準進行排...
面試排序演算法個人總結
總結了很久的排序演算法,自己測試了很多次,一直寫在筆記本上,還是怕弄丟了,還是貼到部落格上面來吧 氣泡排序 交換排序 氣泡排序 param arr public static void bubblesort long arr if exchange 0 插入排序 直接插入排序 param arr p...