九大排序演算法小結(複雜度)

2021-09-10 07:10:34 字數 2462 閱讀 5654

前面分別實現了幾大排序演算法的**,但並未進行解析

現在就從演算法的時間複雜度,空間複雜度進行談起

先進行乙個巨集觀認識:

各種排序的穩定性,時間複雜度和空間複雜度總結:

我們比較時間複雜度函式的情況:

時間複雜度函式o(n)的增長情況

所以對n較大的排序記錄。一般的選擇都是時間複雜度為o(nlog2n)的排序方法

線性對數階(o(nlog2n))排序  :快速排序、堆排序和歸併排序;

時間複雜度來說:

(1)平方階(o(n2))排序

各類簡單排序:直接插入、直接選擇和氣泡排序;

(2)線性對數階(o(nlog2n))排序

快速排序、堆排序和歸併排序;

(3)o(n1+§))排序,§是介於0和1之間的常數。

希爾排序

(4)線性階(o(n))排序

基數排序,此外還有桶、箱排序。

說明:當原表有序或基本有序時,直接插入排序和氣泡排序將大大減少比較次數和移動記錄的次數,時間複雜度可降至o(n);

而快速排序則相反,當原表基本有序時,將蛻化為氣泡排序,時間複雜度提高為o(n2);

原表是否有序,對簡單選擇排序、堆排序、歸併排序和基數排序的時間複雜度影響不大。

穩定性:

不穩定:當出現跳躍交換而不是相鄰交換現象(選擇排序 快速排序 shell排序)

排序演算法的穩定性:若待排序的序列中,存在多個具有相同關鍵字的記錄,經過排序, 這些記錄的相對次序保持不變,則稱該演算法是穩定的;若經排序後,記錄的相對 次序發生了改變,則稱該演算法是不穩定的。 

穩定性的好處:排序演算法如果是穩定的,那麼從乙個鍵上排序,然後再從另乙個鍵上排序,第乙個鍵排序的結果可以為第二個鍵排序所用。基數排序就是這樣,先按低位排序,逐次按高位排序,低位相同的元素其順序再高位也相同時是不會改變的。另外,如果排序演算法穩定,可以避免多餘的比較;

穩定的排序演算法:氣泡排序、插入排序、歸併排序和基數排序

不是穩定的排序演算法:選擇排序、快速排序、希爾排序、堆排序

選擇排序演算法準則:

每種排序演算法都各有優缺點。因此,在實用時需根據不同情況適當選用,甚至可以將多種方法結合起來使用。

選擇排序演算法的依據

影響排序的因素有很多,平均時間複雜度低的演算法並不一定就是最優的。相反,有時平均時間複雜度高的演算法可能更適合某些特殊情況。同時,選擇演算法時還得考慮它的可讀性,以利於軟體的維護。一般而言,需要考慮的因素有以下四點:

1.待排序的記錄數目n的大小;

2.記錄本身資料量的大小,也就是記錄中除關鍵字外的其他資訊量的大小;

3.關鍵字的結構及其分布情況;

4.對排序穩定性的要求。

設待排序元素的個數為n.

1)當n較大,則應採用時間複雜度為o(nlog2n)的排序方法:快速排序、堆排序或歸併排序序。

快速排序:是目前基於比較的內部排序中被認為是最好的方法,當待排序的關鍵字是隨機分布時,快速排序的平均時間最短;

堆排序 :  如果記憶體空間允許且要求穩定性的,

歸併排序:它有一定數量的資料移動,所以我們可能過與插入排序組合,先獲得一定長度的序列,然後再合併,在效率上將有所提高。

2)  當n較大,記憶體空間允許,且要求穩定性 =》歸併排序

3)當n較小,可採用直接插入或直接選擇排序。

直接插入排序:當元素分布有序,直接插入排序將大大減少比較次數和移動記錄的次數。

直接選擇排序 :元素分布有序,如果不要求穩定性,選擇直接選擇排序

5)一般不使用或不直接使用傳統的氣泡排序。

6)基數排序

它是一種穩定的排序演算法,但有一定的侷限性:

1、關鍵字可分解。

2、記錄的關鍵字位數較少,如果密集更好

3、如果是數字時,最好是無符號的,否則將增加相應的對映複雜度,可先將其正負分開排序。

為何排序的穩定性很重要?

在初學排序時會覺得穩定性有這麼重要嗎?兩個一樣的元素的順序有這麼重要嗎?其實很重要。在基數排序中顯得尤為突出,如下:

演算法導論習題8.3-2說:如果對於不穩定的演算法進行改進,使得那些不穩定的演算法也穩定?

其實很簡單,只需要在每個輸入元素加乙個index,表示初始時的陣列索引,當不穩定的演算法排好序後,對於相同的元素對index排序即可。

問:快速排序(不使用隨機化)是否一定比插入排序快?

答:不一定,當輸入陣列已經排好序時,插入排序需要o(n)時間,而快速排序需要o(n^2)時間。

」氣泡排序和插入排序哪個更快「呢?

一般的人回答:「差不多吧,因為漸近時間都是o(n^2)」。

但是事實上不是這樣的,插入排序的速度直接是逆序對的個數,而氣泡排序中執行「交換「的次數是逆序對的個數,因此氣泡排序執行的時間至少是逆序對的個數,因此插入排序的執行時間至少比氣泡排序快。

歸併排序的缺點是什麼?

答:他是out-place sort,因此相比快排,需要很多額外的空間。

問:為什麼歸併排序比快速排序慢?

答:雖然漸近複雜度一樣,但是歸併排序的係數比快排大。

問:對於歸併排序有什麼改進?

八大排序演算法複雜度及C 實現

選擇排序 從小到大 插入排序 從小到大 希爾排序 桶排序堆排序 快排序歸併排序 相鄰兩個值比較大小,按照排序規則擺放,重複之前操作,下面 void bubblesort vector int nums 以上為最基礎的氣泡排序,由於存在最優時間複雜度和最差時間複雜度,所以可以進行簡單的優化。建立乙個f...

九大排序演算法

常見的排序分為兩類,一類是內部排序 直接插入排序 希爾排序 簡單選擇排序 堆排序 氣泡排序 快速排序 歸併排序 基數排序 一類是外部排序。當n較大時,應該使用時間複雜度為o nlog2n 的排序,如快速排序 堆排序 歸併排序。快排是基於比較的內部排序中,最好的方法。假設陣列為r 0 r n 1 第一...

九大排序演算法

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大的元素會經由交換慢慢 浮 到數列的頂端,故名。package com.demo.main 氣泡排序 public c...