⑤ 程序:
1.void InsSort(RecordType r[], int length)
2.{
3. for(i = 2; I <= length; i++)
4. {
5. r[0] = r[i];
6. j = i – 1;
7. while(r[0].key < r[j].key)
8. {
9. r[j + 1] = r[j]; j = j – 1;
10. }
11. r[j+1] = r[0];
12. }
13.}
2、 折半插入排序:
① 思想:
因为是已经确定了前部分是有序序列,所以在查找插入位置的时候可以用折半查找的方法进行查找,提高效率。
② 时间复杂度:
比较时的时间减为O(n㏒n),但是移动元素的时间耗费未变,所以总是得时间复杂度还是O(n²)。
③ 空间复杂度:
S(n)=O
(1)。
④ 稳定性:
稳定排序。
⑤ 程序:
1.void BinSort(RecordType r[], int length)
2.{
3. for(i = 2; i <= length; i++)
4. {
5. x = r[i];
6. low = 1; high = i – 1;
7. while(low <= high)
8. {
9. mid = (low + high) / 2;
10. if(x.key < r[mid].key)
11. high = mid – 1;
12. else
13. low = mid – 1;
14. }
15. for(j = i – 1; j >= low; --j)
16. r[j + 1] = r[j];
17. r[low] = x;
18. }
19.}
3、 希尔排序:
① 思想:
又称缩小增量排序法。
把待排序序列分成若干较小的子序列,然后逐个使用直接插入排序法排序,最后再对一个较为有序的序列进行一次排序,主要是为了减少移动的次数,提高效率。
原理应该就是从无序到渐渐有序,要比直接从无序到有序移动的次数会少一些。
② 时间复杂度:
O(n的1.5次方)
③ 空间复杂度:
O
(1)
④ 稳定性:
不稳定排序。
{2,4,1,2},2和1一组4和2一组,进行希尔排序,第一个2和最后一个2会发生位置上的变化。
⑤ 程序:
1.void ShellInsert(RecordType r[], int length, int delta)
2.{
3. for(i = 1 + delta; i <= length; i++)/*1+delta为第一个子序列的第二个元素的下表*/
4. if(r[i].key < r[1 - delta].key)
5. {
6. r[0] = r[i];
7. for(j = i – delta; j > 0 && r[0].key < r[j].key; j -=delta)
8. r[j + delta] = r[j];
9. r[j + delta] = r[0];
10. }
11.}
12.void ShellSort(RecordType r[], int length, int delta[], int n)
13.{
14. for(i = 0; i <= n – 1; ++i)
15. ShellInsert(r, length, delta[i]);
16.}
三、交换类排序:
(一) 思想:
通过交换逆序元素进行排序的方法。
(二) 分类:
1、 冒泡排序:
① 思想:
反复扫描待排序序列,在扫描的过程中顺次比较相邻的两个元素的大小,若逆序就交换位置。
第一趟,从第一个数据开始,比较相邻的两个数据,(以升序为例)如果大就交换,得到一个最大数据在末尾;然后进行第二趟,只扫描前n-1个元素,得到次大的放在倒数第二位。
以此类推,最后得到升序序列。
如果在扫描过程中,发现没有交换,说明已经排好序列,直接终止扫描。
所以最多进行n-1趟扫描。
② 时间复杂度:
T(n)=O(n²)。
③ 空间复杂度:
S(n)=O
(1)。
④ 稳定性:
稳定排序。
⑤ 程序:
1.void BubbleSort(RecordType r[], int length)
2.{
3. n = length;
4. change = TRUE;
5. for(i = 1; i <= n – 1 && change; i++)
6. {
7. change = FALSE;
8. for(j = 1; j <= n – I; ++j)
9. if(r[j].key > r[j + 1].key)
10. {
11. x = r[j];
12. r[j] = r[j + 1];
13. r[j + 1] = x;
14. change = TRUE;
15. }
16. }
17.}
2、 快速排序:
① 思想:
冒泡排序一次只能消除一个逆序,为了能一次消除多个逆序,采用快速排序。
以一个关键字为轴,从左从右依次与其进行对比,然后交换,第一趟结束后,可以把序列分为两个子序列,然后再分段进行快速排序,达到高效。
② 时间复杂度:
平均T(n)=O(n㏒n),最坏O(n²)。
③ 空间复杂度:
S(n)=O(㏒n)。
④ 稳定性:
不稳定排序。
{3,2,2}
⑤ 程序:
1.void QKSort(RecordType r[], int low, int high)
2.{
3. int pos;
4. if(low < high)
5. {
6. pos = QKPass(r, low, high);
7. QKSort(r, low, pos - 1);
8. QKSort(r, pos + 1, high);
9. }
10.}
11.int QKPass(RecordType r[], int left, int right)
12.{
13. RecordType x;
14. int low, high;
15. x = r[left];
16. low = left;
17. high = right;
18. while(low < high)
19. {
20. while(low < high && r[high].key >= x.key)
21. high--;
22. if(low < high)
23. {
24. r[low] = r[high];
25. low++;
26. }
27. while(low < high && r[low].key < x.key)
28. low++;
29. if(low < high)
30. {
31. r[high] = r[low];
32. high--;
33. }
34. }
35. r[low] = x;
36. return low;
37.}
四、选择类排序:
(一) 思想:
每一趟在n–i+1(i=1,2,…,n-1)个记录中选取关键字最小的记录作为有序序列中的第i个记录。
(二) 分类:
1、 简单选择排序:
① 思想:
第一趟时,从第一个记录开始,通过n–1次关键字的比较,从n个记录中选出关键字最小的记录,并和第一个记录进行交换。
第二趟从第二个记录开始,选择最小的和第二个记录交换。
以此类推,直至全部排序完毕。
② 时间复杂度:
T(n)=O(n²)。
③ 空间复杂度:
S(n)=O
(1)。
④ 稳定性:
不稳定排序,{3,3,2}。
⑤ 程序:
1.void SelectSort(RecordType r[], int length)
2.{
3. n = length;
4. for(i = 1; i <= n - 1; i++)
5. {
6. k = i;
7. for(j = i + 1; j <= n; i++)
8. if(r[j].key < r[k],key)
9. k = j;
10. if(k !
= i)
11. {
12. x = r[i];
13. r[i] = r[k];
14. r[k] = x;
15. }
16. }
17.}
2、 树形选择排序:
① 思想:
为了减少比较次数,两两进行比较,得出的较小的值再两两比较,直至得出最小的输出,然后在原来位置上置为∞,再进行比较。
直至所有都输出。
② 时间复杂度:
T(n)=O(n㏒n)。
③ 空间复杂度:
较简单选择排序,增加了n-1个额外的存储空间存放中间比较结果,就是树形结构的所有根节点。
S(n)=O(n)。
④ 稳定性:
稳定排序。
⑤ 程序:
3、 堆排序:
① 思想:
把待排序记录的关键字存放在数组r[1…n]中,将r看成是一刻完全二叉树的顺序表示,每个节点表示一个记录,第一个记录r[1]作为二叉树的根,一下个记录r[2…n]依次逐层从左到右顺序排列,任意节点r[i]的左孩子是r[2i],右孩子是r[2i+1],双亲是r[i/2向下取整]。
然后对这棵完全二叉树进行调整建堆。
② 时间复杂度:
T(n)=O(n㏒n)。
③ 空间复杂度:
S(n)=O
(1)。
④ 稳定性:
不稳定排序。
{5,5,3}
⑤ 程序:
(1) 调整堆:
1.void sift(RecordType r[], int k, int m)
2.{
3. /*假设r[k...m]是以r[k]为根的完全二叉树,而且分别以r[2k]和r[2k+1]为根的左右子树为大根堆,调整r[k],使整个序列r[k...m]满足堆的性质*/
4. t = r[k];/*暂存“根”记录r[k]*/
5. x = r[k].key;
6. i = k;
7. j = 2 * i;
8. finished = FALSE;
9. while(j <= m && !
finished)
10. {
11. if(j < m && r[j].key < r[j + 1].key)
12. j = j + 1;/*若存在右子树,且右子树根的关键字大,则沿右分支“筛选”*/
13. if(x >= r[j].key)
14. finished = TRUE;/*筛选完毕*/
15. else
16. {
17. r[i] = r[j];
18. i = j;
19. j = 2 * i;
20. }/*继续筛选*/
21. }
22. r[i] = t;/*将r[k]填入到恰当的位置*/
23.}
(2) 建初堆:
1.void crt_heap(recordType r[], int length)
2.{
3. n = length;
4. for(i = n / 2; i >= 1; --i)/*自第n/2向下取整 个记录开始进行筛选建堆*/
5. sift(r, i, n);
6.}
(3) 堆排序:
1.void HeapSort(RecordType r[], int length)
2.{
3. crt_heap(r, length);
4. n = length;
5. for(i = n; i >= 2; --i)
6. {
7. b = r[1];/*将堆顶记录和堆中的最后一个记录互换*/
8. r[1] = r[i];
9. r[i] = b;
10. sift(r, 1, i - 1);/*进行调整,使r[1…i-1]变成堆*/
11. }
12.}
五、归并排序:
(一) 思想:
(二) 分类:
1、 归并排序:
① 思想:
假设初始序列右n个记录,首先将这n个记录看成n个有序的子序列,每个子序列的长度为1,然后两两归并,得到n/2向上取整个长度为2(n为奇数时,最后一个序列的长度为1)的有序子序列。
在此基础上,在对长度为2的有序子序列进行两两归并,得到若干个长度为4的有序子序列。
如此重复,直至得到一个长度为n的有序序列为止。
② 时间复杂度:
T(n)=O(n㏒n)。
③ 空间复杂度:
S(n)=O(n)。
④ 稳定性:
稳定排序。
⑤ 程序:
1.void Merge(RecordType r1[], int low, int mid, int high, RecordType r2[])
2.{
3. /*已知r1[low...mid]和r1[mid + 1...high]分别按关键字有序排列,将它们合并成一个有序序列,存放在r2[low...high]*/
4. i = low;
5. j = mid + 1;
6. k = low;
7. while((i <= mid) && (j <= high))
8. {
9. if(r1[i].key <= r1[j].key)
10. {
11. r2[k] = r1[i];
12. ++i;
13. }
14. else
15. {
16. r2[k] = r1[j];
17. ++j;
18. }
19. ++k;
20. }
21. while(i <= mid)
22. {
23. r2[k] = r1[i];
24. k++;
25. i++;
26. }
27. while(j <= high)
28. {
29. r2[k] = r1[j];
30. k++;
31. j++;
32. }
33.}
34.void MSort(RecordType r1[], int low, int high, RecordType r3[])
35.{
36. /*r1[low...high]经过排序后放在r3[low...high]中,r2[low...high]为辅助空间*/
37. RecordType r2[N];
38. if(low == high)
39. r3[low] = r1[low];
40. else
41. {
42. mid = (low + high) / 2;
43. MSort(r1, low, mid, r2);
44. MSort(r1, mid + 1, high, r2);
45. Merge(r2, low, mid, high, r3);
46. }
47.}
48.void MergeSort(RecordType r[], int n)
49.{
50. /*对记录数组r[1...n]做归并排序*/
51. MSort(r, 1, n, r);
52.}
六、分配类排序:
(一) 思想:
分配类排序是利用分配和收集两种基本操作。
(二) 分类:
1、 多关键字排序:
2、 链式基数排序:
① 思想:
先分配,再收集,就是先按照一个次关键字收集一下,然后进行收集(第一个排序),然后再换一个关键字把新序列分配一下,然后再收集起来,又完成一次排序,这样所有关键字分配收集完后,就完成了排序。
② 时间复杂度:
T(n)=O(d(n+rd))。
③ 空间复杂度:
S(n)=O(rd)。
④ 稳定性:
稳定排序。
⑤ 程序:
七、总结:
(1)简单排序法一般只用于n较小的情况(例如n<30)。
当序列的记录“基本有序”时,直接插入排序是最佳的排序方法。
如果记录中的数据较多,则应采用移动次数较少的简单选择排序法。
(2)快速排序、堆排序和归并排序的平均时间复杂度均为O(n㏒n),但实验结果表明,就平均时间性能而言,快速排序是所有排序方法中最好的。
遗憾的是,快速排序在最坏情况下的时间性能为O(n²)。
堆排序和归并排序的最坏时间复杂度仍为O(n㏒n),当n较大时,归并排序的时间性能优于堆排序,但它所需的辅助空间最多。
(3)可以将简单排序法与性能较好的排序方法结合使用。
例如,在快速排序中,当划分子区间的长度小于某值时,可以转而调用直接插入排序法;或者先将待排序序列划分成若干子序列,分别进行直接插入排序,然后再利用归并排序法,将有序子序列合并成一个完整的有序序列。
(4)基数排序的时间复杂度可以写成O(d·n)。
因此,它最适合于n值很大而关键字的位数d较小的序列。
当d远小于n时,其时间复杂度接近O(n)。
(5)从排序的稳定性上来看,在所有简单排序法中,简单选择排序是不稳定的,其他各种简单排序法都是稳定的。
然而,在那些时间性能较好的排序方法中,希尔排序、快速排序、堆排序都是不稳定的,只有归并排序、基数排序是稳定的。
文章二
数据结构中各种排序算法比较
1快速排序(QuickSort)
快速排序是一个就地排序,分而治之,大规模递归的算法。
从本质上来说,它是归并排序的就地版本。
快速排序可以由下面四步组成。
(1) 如果不多于1个数据,直接返回。
(2) 一般选择序列最左边的值作为支点数据。
(3) 将序列分成2部分,一部分都大于支点数据,另外一部分都小于支点数据。
(4) 对两边利用递归排序数列。
快速排序比大部分排序算法都要快。
尽管我们可以在某些特殊的情况下写出比快速排序快的算法,但是就通常情况而言,没有比它更快的了。
快速排序是递归的,对于内存非常有限的机器来说,它不是一个好的选择。
2归并排序(MergeSort)
归并排序先分解要排序的序列,从1分成2,2分成4,依次分解,当分解到只有1个一组的时候,就可以排序这些分组,然后依次合并回原来的序列中,这样就可以排序所有数据。
合并排序比堆排序稍微快一点,但是需要比堆排序多一倍的