Files
Learn-Algorithms/排序算法/README.md
T
2014-05-09 09:51:52 +08:00

4.7 KiB
Raw Blame History

排序算法

排序的稳定性 对于相等的元素,排序之后,任然保存2个元素的位置没有变,就是稳定的排序,反之就是不稳定排序。

直接选择排序

  1. 从未排序的序列中选择最小的元素,放在第一个位置
  2. 依次类推,直到全部排序

在a【i,n】中最小的元素和 a[i]交换位置。空间复杂度O(1),时间复杂度 O(n^2)

快速排序

递归一次,pivot 左边都比它小,右边都比它大。这是递归,分治的思想。

对 A[p...r] :

  1. 分解:A[p..q-1] A[q+1..r],使得 A[p...q-1]<A[q]<A[q+1..r]
  2. 解决:递归调用 快排,,对子数组A[p..q-1],A[q+1..r]排序
  3. 合并(子问题相互独立的,因此用分治算法就可以了)

具体步骤:

  1. 从数列中选择一个元素,作为基准 pivot。通常去分区的第一个或最后一个
  2. 重排数列,比 pivot 小得排左边,比pivot大的排右边,相等的随便。 一句话就是挖坑填数
  3. 递归的,使用相同的方式,重排左右两边的子序列

扫描过程分2种:

  1. 挖坑排序,2头向中间扫描,先从后向前找,再从前向后找。
  2. 单向扫描

平均复杂度 O(n*logn) , 最坏O(n^2)
空间复杂度

快速排序是对冒泡排序的改进,划分交换排序。

冒泡排序

相邻的2各元素比较,大的向后移,经过一轮比较,做大的元素排在最后 第二轮,第二大的元素排倒数第二个位置 直到全部排好

这样,即使是排好序的拿冒泡排序排序,比较的时间复杂度O(n^2)

插入排序

  1. 第一个元素算作已经排好
  2. 取下一个元素,从已经排好的序列元素中,从后向前扫描
  3. 如果排好序的元素大于 新元素,排好序的元素一道下一个位置
  4. 重复3,直到直到最后的插入位置
  5. 重复2

最坏的情况: 待排序的是一个逆序排放的数组,这样导致每一轮都要移动元素;此时复杂度是是0(n^2) 最好的情况: 待排序的是一已经顺序排放的数字,此时只需要做一轮比较就够了 0(n)

空间复杂度O(1)

归并排序merge

分治算法

2个有序数组的合并操作是O(n)的复杂度 因此我们可以将无序的数组,分成2个子数组分别排序,然后再merge,依次类推

归并排序的步骤

  1. 分解 , 将一个数组分成2个子数组
  2. 解决 , 将2个子数组都排好序,然后 merge 2个有序数组
  3. 合并

堆排序

利用堆这种数据结构设计的一种排序算法

先来了解下 堆 结构

堆分小根堆和大根堆

堆: 任一节点小于(或大于)其所有的孩子节点,如果是大于所有孩子节点,这就是一颗大根堆,也就是根节点是堆上的最大值;如果节点小于所有的子节点,这就是一颗小跟堆,也即是根节点是堆上所有节点的最小值。

堆也被称为优先队列 堆总是一颗完全树

堆用数组来存储。 i节点的父节点就是(i-1)/2,左右子节点小标是 2i+1,2i+2

堆的操作有:

建堆
插入:都是插入到数组最后,然后再调整满足堆次序
删除:删除总是发生在 A[0]处,也就是只删除根节点

这样难怪堆被称为 优先队列。插入和删除分别在 数组尾部和 头部,只是需要再次调整以满足堆次序。

堆的应用场景有:
优先队列 如iOS中的NSOperationQueue 就是维护一个优先队列
堆排序

我们来看看如何使用堆 来做排序?

1.将待排序数列看做一颗完全二叉树的存储结构
2.堆化数组,结束后,根a[0]变成了最小的值(小根堆)
3.取a[0]值,然后对堆做删除操作,此时,堆会重新 堆化数组,a[0]又是下一个最小的值。 删除操作通常是先把数组最后的元素提到a[0]位置,然后从根节点开始进行一次从上向下的调整;调整时,先从左右孩子中找最小的交换。如果父节点比每个节点都小就不用调整。(因此,在堆排序是可以直接让 a[0]和数组最后一个元素互换,但要先保存好a[0],或者a[n-1],这样导致了使用堆排序时,递增排序使用大根堆,递减排序使用小根堆。)
4. 循环3,就可以按从小到大的顺序取出所有数组元素。

堆排序主要时间花在建堆期间和堆化数组,找数列中最大树只需要O(1)时间复杂度

希尔排序

递减增量排序算法,对插入排序的改进

基数排序

总结

常见的排序算法都是比较排序,比较排序的时间复杂度通常为 O(n^2) 或 O(nlogn)