10 排序演算法思想概述及總結(精華)

2022-09-05 20:39:19 字數 1746 閱讀 9995

初級排序

高階排序

非比較排序

逆序對,是分析排序演算法的乙個重要知識點。既然評估排序演算法,就要知道如何去描述陣列的排序程式。

逆序對,陣列中兩個逆序元素的對數。

比如【1, 5, 3】,其中(5, 3)就是逆序的,所以這個陣列的逆序對為1。

那麼乙個陣列的最好逆序對為0,最壞逆序對為 n(n-1)/2。

因為逆序對是兩兩進行組合,所以每個元素能夠跟其他 n-1 元素配對,因為兩兩重複,所以除以2。

選擇排序

選擇陣列中最小值,將其放入陣列的最左邊。

放入陣列的方式,分為移動插入和一直交換相鄰元素。

可以發現,每進行一次相鄰交換,逆序對將會減一。

時間複雜度:每進行一次操作,需要比較(n-k)個元素,找到最小的元素。然後移動最小元素所在位置到前面。所以時間複雜度為n平方。

空間複雜度:無需其他空間。

插入排序

將陣列分為排序和未排序兩部分,每次從未排序部分選取乙個元素,按順序插入到已排序部分。

想象你打牌的時候,手上拿的是已排序的拍,每次抓牌的時候,都是把抓到的牌(未排序)按順序插入到手上已排序的牌中。

插入的策略,也是交換相鄰元素或者移動插入。每進行乙個相鄰交換,逆序對減一。

時間複雜度:選取未排序元素的時間為常數,所以需要確認將其插入到排序元素中的時間。(這是關鍵)之前說過,每交換相鄰元素,逆序對會減一,所以插入到排序元素的時間跟逆序對成正比。

所以,可以很容易得出,最壞時間複雜度為(n-1)n/2,平均時間複雜度為(n-1)n/4,最好時間複雜度為1

希爾排序

希爾排序,間隔抽樣子陣列,對子陣列完成排序。

為什麼叫初級排序呢

(《演算法》中將它們成為初級排序,也許是演算法思想比較簡單,時間複雜度比較高)

我們發現乙個特點,雖然思想是不一樣的,但實現中,基本上都是採用交換相鄰元素的特點來達到插入的目的。而且每次交換相鄰元素,都會使得逆序對減一。所以很自然,這些思想會和逆序對成正比。

快速排序

快速排序,是選取乙個元素,然後經過交換元素,保證選定元素的左邊都小於它,右邊元素都大於它。每次操作後,選定元素的位置就是排序後的位置。

在實際演算法中,我們可以看到,每交換元素的時候,逆序對減少的個數會大於等於1。這就是相較於初級演算法的提公升。

歸併排序

歸併排序,是分為多個子陣列,再合併的方法。(不贅述)

二叉堆排序

一般利用堆,實際實現是利用陣列的形式,進行維護top k的一種排序方法。

非比較排序

上面的方法,都是基於數與數的比較,來完成排序。而非比較排序,不需要比較數與數之間的關係。

你只要知道你前面有多少人,你就可以確定你的位置,進而排序。

計數排序

計數排序,是記錄每個位置上應該出現的數字,比如【1, 3, 4, 5】,我們就可以建立乙個陣列【1, 0, 1, 1, 1】,表示有1個1,0個2, 1個3, 1個4, 1個5。

計數排序適用於相對集中的資料排序,如果【1, 100】, 那我們就要建立100位的計數陣列。

基數排序

之前說了計數排序的弊端,那麼基數排序是用來解決這個問題的。基數排序,從個位,十位,百位入手,對於個位進行計數排序,因為個位可能出現的數字最多只有10個,也就是基數。【1, 100】就被分為百位、十位、個位,三個基數排序。

桶排序桶排序,可以大致理解位資料進行分塊,但不是像歸併排序那樣隨機分,而是有個相對順序的區間,就比如100-90, 90-80乙個桶,然後在桶內完成排序。

這種情況適用於資料相對多,而且資料大小分布相對均勻的情況下。

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