幾種常見的排序演算法及它們之間的比較
1.穩定性比較
插入排序、氣泡排序、二叉樹排序、二路歸併排序及其他線形排序是穩定的
選擇排序、希爾排序、快速排序、堆排序是不穩定的
2.時間複雜性比較
插入排序、氣泡排序、選擇排序的時間複雜性為O(n2)
其它非線形排序的時間複雜性為O(nlog2n)
線形排序的時間複雜性為O(n);
3.輔助空間的比較
線形排序、二路歸併排序的輔助空間為O(n),其它排序的輔助空間為O(1);
4.其它比較
插入、氣泡排序的速度較慢,但參加排序的序列區域性或整體有序時,這種排序能達到較快的速度。
反而在這種情況下,快速排序反而慢了。
當n較小時,對穩定性不作要求時宜用選擇排序,對穩定性有要求時宜用插入或氣泡排序。
若待排序的記錄的關鍵字在一個明顯有限範圍內時,且空間允許是用桶排序。
當n較大時,關鍵字元素比較隨機,對穩定性沒要求宜用快速排序。
當n較大時,關鍵字元素可能出現本身是有序的,對穩定性有要求時,空間允許的情況下。
宜用歸併排序。
當n較大時,關鍵字元素可能出現本身是有序的,對穩定性沒有要求時宜用堆排序。
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下面是各種排序的具體程式碼:
1.插入排序
void insert(int *a,int n) { int i,j,temp; for(i=1;i<n;i++) { temp=a[i]; /*temp為要插入的元素*/ j=i-1; while( j>=0&&temp<a[j] ) { /*從a[i-1]開始找比a[i]小的數,同時把陣列元素向後移*/ a[j+1]=a[j]; j--; } a[j+1]=temp; /*插入*/ } }
2.氣泡排序(1)
其原理為從a[0]開始,依次將其和後面的元素比較,若a[0]>a[i],則交換它們,一直比較到a[n]。
同理對a[1],a[2],...a[n-1]處理,即完成排序。
void bubble(int *a,int n) { int i,j,temp; for(i=0;i<n-1;i++) { for(j=i+1;j<n;j++) /*注意迴圈的上下限*/ { if(a[i]>a[j]) { temp=a[i]; a[i]=a[j]; a[j]=temp; } } } }
3.氣泡排序(2)
冒泡法還有第二種形式,或者叫沉底法也行:
每相鄰的兩個數進行比較,如果發現b[j]>b[j+1],則將b[j]向後移,最終是每次迴圈都把最大的數移到最後面
void bubble(int *b,int n) { int i,j,temp; for(i=0;i<n-1;i++) { for(j=0;j<n-i-1;j++) { if(b[j]>b[j+1]) { temp = b[j]; b[j] = b[j+1]; b[j+1]=temp; } } } }
4.選擇排序
選擇法迴圈過程與冒泡法1一致,它還定義了記號k=i,然後依次把a[k]同後面元素比較,若a[k]>a[j],則使k=j.
最後看看k=i是否還成立,不成立則交換a[k],a[i],這樣就比冒泡法省下許多無用的交換,提高了效率。
void choise(int *a,int n) { int i,j,min,temp; for(i=0;i<n-1;i++) { min=i; /*給記號賦值*/ for(j=i+1;j<n;j++) { if(a[min]>a[j]) min=j; /*是min總是指向最小元素*/ } if(i!=min) /*當min!=i是才交換,否則a[i]即為最小*/ { temp=a[i]; a[i]=a[min]; a[min]=temp; } } }
5.快速排序
快速法定義了三個引數,(陣列首地址*a,要排序陣列起始元素下標i,要排序陣列結束元素下標j).
它首先選一個數組元素(一般為a[ (i+j)/2 ],即中間元素)作為參照,把比它小的元素放到它的左邊,比它大的放在右邊。
然後運用遞迴,在將它左,右兩個子陣列排序,最後完成整個陣列的排序。
void quick(int *a,int i,int j) { int m,n,temp; int k; m=i; n=j; k=a[(i+j)/2]; /*選取的參照*/ do { while( a[m]<k && m<j ) m++; /* 從左到右找比k大的元素*/ while( a[n] >k && n>i ) n--; /* 從右到左找比k小的元素*/ if(m<=n) { /*若找到且滿足條件,則交換*/ temp=a[m]; a[m]=a[n]; a[n]=temp; m++; n--; } } while(m<=n); if(m<j) quick(a,m,j); /*運用遞迴*/ if(n>i) quick(a,i,n); }
6.“shell法”
shell法是一個叫 shell 的美國人與1969年發明的。
它首先把相距k(k>=1)的那幾個元素排好序,再縮小k值(一般取其一半),再排序,直到k=1時完成排序。
void shell(int *a,int n) { int i,j,k,x; k=n/2; /*間距值*/ while(k>=1) { for(i=k;i<n;i++) { x=a[i]; j=i-k; while(j>=0&&x<a[j]) { a[j+k]=a[j]; j-=k; } a[j+k]=x; } k/=2; /*縮小間距值*/ } }
7.二分排序
1.二分插入排序的基本思想和插入排序一致;都是將某個元素插入到已經有序的序列的正確的位置;
2.和直接插入排序的最大區別是,元素A[i]的位置的方法不一樣;直接插入排序是從A[i-1]往前一個個比較,從而找到正確的位置;而二分插入排序,利用前i-1個元素已經是有序的特點結合二分查詢的特點,找到正確的位置,從而將A[i]插入,並保持新的序列依舊有序;
3.時間複雜度:
T(n) = O(n);
void sort(int[] A) { int len =A.length; int key = 0; int low = high = mid =0; for(int i = 1;i<len;i++) { key = A[i]; low = 0; high = i-1; while(low<=high){ mid = (high + low)/2; if(key<A[mid]){ high = mid -1; } else{ low = mid+1; } } for(int j = i-1;j>=low;j--){ A[j+1] =A[j]; } A[low] =key;
}
}