7 種常用的排序演算法 視覺直觀感受

2021-09-08 18:06:58 字數 3474 閱讀 4979

1. 快速排序

介紹:

快速排序是由東尼·霍爾所發展的一種排序演算法。在平均狀況下,排序 n 個專案要ο(n log n)次比較。在最壞狀況下則需要ο(n2)次比較,但這種狀況並不常見。事實上,快速排序通常明顯比其他ο(n log n) 演算法更快,因為它的內部迴圈(inner loop)可以在大部分的架構上很有效率地被實現出來,且在大部分真實世界的資料,可以決定設計的選擇,減少所需時間的二次方項之可能性。

步驟:

從數列中挑出乙個元素,稱為 「基準」(pivot),

重新排序數列,所有元素比基準值小的擺放在基準前面,所有元素比基準值大的擺在基準的後面(相同的數可以到任一邊)。在這個分割槽退出之後,該基準就處於數列的中間位置。這個稱為分割槽(partition)操作。

遞迴地(recursive)把小於基準值元素的子數列和大於基準值元素的子數列排序。

排序效果:

介紹:

歸併排序(merge sort,台灣譯作:合併排序)是建立在歸併操作上的一種有效的排序

演算法。該演算法是採用分治法(divide and conquer)的乙個非常典型的應用

步驟:

申請空間,使其大小為兩個已經排序序列之和,該空間用來存放合併後的序列

設定兩個指標,最初位置分別為兩個已經排序序列的起始位置

比較兩個指標所指向的元素,選擇相對小的元素放入到合併空間,並移動指標到下一位置

重複步驟3直到某一指標達到序列尾

將另一串行剩下的所有元素直接複製到合併序列尾

排序效果:

介紹:

堆積排序(heapsort)是指利用堆這種資料結構所設計的一種排序演算法。堆是乙個近似完全二叉樹的結構,並同時滿足堆性質:即子結點的鍵值或索引總是小於(或者大於)它的父節點。

步驟:

(比較複雜,自己上網查吧)

排序效果:

介紹:

選擇排序(selection sort)是一種簡單直觀的排序演算法。它的工作原理如下。首先在未排序序列中找到最小元素,存放到排序序列的起始位置,然後,再從剩餘未排序元素中繼續尋找最小元素,然後放到排序序列末尾。以此類推,直到所有元素均排序完畢。

排序效果:

介紹:

氣泡排序(bubble sort,台灣譯為:泡沫排序或氣泡排序)是一種簡單的排序演算法。它重複地走訪過要排序的數列,一次比較兩個元素,如果他們的順序錯誤就把他們交換過來。走訪數列的工作是重複地進行直到沒有再需要交換,也就是說該數列已經排序完成。這個演算法的名字由來是因為越小的元素會經由交換慢慢「浮」到數列的頂端。

步驟:

比較相鄰的元素。如果第乙個比第二個大,就交換他們兩個。

對每一對相鄰元素作同樣的工作,從開始第一對到結尾的最後一對。在這一點,最後的元素應該會是最大的數。

針對所有的元素重複以上的步驟,除了最後乙個。

持續每次對越來越少的元素重複上面的步驟,直到沒有任何一對數字需要比較。

排序效果:

介紹:

插入排序(insertion sort)的演算法描述是一種簡單直觀的排序演算法。它的工作原理是通過構建有序序列,對於未排序資料,在已排序序列中從後向前掃瞄,找到相應位置並插入。插入排序在實現上,通常採用in-place排序(即只需用到o(1)的額外空間的排序),因而在從後向前掃瞄過程中,需要反覆把已排序元素逐步向後挪位,為最新元素提供插入空間。

步驟:

從第乙個元素開始,該元素可以認為已經被排序

取出下乙個元素,在已經排序的元素序列中從後向前掃瞄

如果該元素(已排序)大於新元素,將該元素移到下一位置

重複步驟3,直到找到已排序的元素小於或者等於新元素的位置

將新元素插入到該位置中

重複步驟2

排序效果:

(暫無)

介紹:

希爾排序,也稱遞減增量排序演算法,是插入排序的一種高速而穩定的改進版本。

希爾排序是基於插入排序的以下兩點性質而提出改進方法的:

1、插入排序在對幾乎已經排好序的資料操作時, 效率高, 即可以達到線性排序的效率

2、但插入排序一般來說是低效的, 因為插入排序每次只能將資料移動一位》

排序效果:

各種排序演算法的複雜度分析

附錄:

演算法的時間複雜度定義

在進行演算法分析時,語句總的執行次數t(n)是關於問題規模n的函式,進而分析t(n)隨n的變化情況並確定t(n)的數量級。演算法的時間複雜度,也就是演算法的時間量度,記作:t(n)=o(f(n))。它表示隨問題規模n的增大,演算法執行時間的增長率和f(n)的增長率相同,稱作演算法的漸近時間複雜度,簡稱為時間複雜度。其中f(n)是問題規模n的某個函式。 這樣用大寫o( )來體現演算法時間複雜度的記法,我們稱之為大o記法。 一般情況下,隨著n的增大,t(n)增長最慢的演算法為最優演算法。

推導大o階:

1.用常數1取代執行時間中的所有加法常數。 

2.在修改後的執行次數函式中,只保留最高端項。 

3.如果最高端項存在且不是1,則去除與這個項相乘的常數。得到的結果就是大o階。

常用的時間複雜度所耗費的時間從小到大依次是

o(1) < o(logn) < o(n) < o(nlogn) < o(n2) < o(n3) < o(2n) < o(n!) < o(nn)

以上引用自《大話資料結構》

漸近分析

考慮演算法在輸入規模趨向無窮時的效率分析就是漸近分析。 

漸近分析就是:忽略具體機器、程式設計或編譯器的影響,只觀察在輸入尺寸n取趨向無窮時演算法效率的表現.

o、ω、θ表示

o 想象成 ⩽ 函式的漸近上界 

ω 想象成 ⩾ 函式的漸近下界 

θ 想象成 = 函式的準確界

以上引用自《演算法之道》

θ(g(n))=

o(g(n))=

ω(g(n))=

o(g(n))=

ω(g(n))={f(n): 對任意正常數c,存在常數n0>0,使對所有的n⩾n0,有0⩽cg(n)

視覺直觀感受 7 種常用的排序演算法

原文出處 todayx 1.快速排序 介紹 快速排序是由東尼 霍爾所發展的一種排序演算法。在平均狀況下,排序 n 個專案要 n log n 次比較。在最壞狀況下則需要 n 2 次比較,但這種狀況並不常見。事實上,快速排序通常明顯比其他 n log n 演算法更快,因為它的內部迴圈 inner loo...

視覺直觀感受7種常用的排序演算法

介紹 快速排序是由東尼 霍爾所發展的一種排序演算法。在平均狀況下,排序 n 個專案要 n log n 次比較。在最壞狀況下則需要 n2 次比較,但這種狀況並不常見。事實上,快速排序通常明顯比其他 n log n 演算法更快,因為它的內部迴圈 inner loop 可以在大部分的架構上很有效率地被實現...

視覺直觀感受 7 種常用的排序演算法

1.快速排序 介紹 快速排序是由東尼 霍爾所發展的一種排序演算法。在平均狀況下,排序 n 個專案要 n log n 次比較。在最壞狀況下則需要 n 2 次比較,但這種狀況並不常見。事實上,快速排序通常明顯比其他 n log n 演算法更快,因為它的內部迴圈 inner loop 可以在大部分的架構上...