【数据结构】常用比较排序算法(包括:选择排序,堆排序,冒泡排序,选择排序,快速排序,归并排序)
对于非比较排序算法,如计数排序、基数排序,大家如果感兴趣,可以查看博客http://10740184.blog.51cto.com/10730184/1782077。本文,我将介绍比较排序算法。
直接插入排序:
在序列中,假设升序排序
1)从0处开始。
1)若走到begin =3处,将begin处元素保存给tmp,比较tmp处的元素与begin--处元素大小关系,若begin处<begin-1处,将begin-1处元素移动到begin;若大于,则不变化。再用tmp去和begin--处的元素用同样的方法去作比较,直至begin此时减少到数组起始坐标0之前结束。
3)以此类推,依次走完序列。
时间复杂度:O()
代码如下:
//SequenceinascendingordervoidInsertSort(int*a,intsize){assert(a);for(intbegin=0;begin<size;begin++){inttmp=a[begin];intend=begin-1;while(end>=0&&tmp<a[end]){a[end+1]=a[end];a[end]=tmp;end--;}}}
2.希尔排序
希尔排序实际上是直接插入排序的优化和变形。假设升序排序
1)我们先去取一个增量值gap,将序列分为几组。
2)然后我们分组去排序。当每个分组排序排好后,相当于整个序列的顺序就排列好了。
3)比较a[i],a[i+gap]大小关系,若a[i]>a[i+gap],则交换。否则不处理。往后走,继续该步骤……
代码如下:
//SequenceinascendingordervoidShellSort(int*a,intsize){assert(a);intgap=size;while(gap>1){gap=gap/3+1;for(inti=0;i<size-gap;i++){intend=i;inttmp=a[end+gap];while(end>=0&&a[end]>a[end+gap]){a[end+gap]=a[end];a[end]=tmp;end-=gap;}}}}
3.选择排序
假设升序排序
1)第1次遍历整个数组,找出最小(大)的元素,将这个元素放于序列为0(size-1)处。此时,未排序的序列不包括0(size-1)处.第2次,同样的方法找到找到剩下的未排序的序列中的最小的元素,放于序列为1处。
2)重复,直至排到序列结尾处,这个序列就排序好了。
时间复杂度:O(N^2)。
代码如下:
//SequenceinascendingordervoidSelectSort(int*a,intsize){assert(a);for(inti=0;i<size;i++){intminnum=i;for(intj=i+1;j<size;j++){if(a[minnum]>a[j]){minnum=j;}}if(i!=minnum){swap(a[i],a[minnum]);}}}
4.堆排序
假设升序排序
我们先要思考升序序列,我们需要建一个最大堆还是最小堆?
如果最小堆,那么每个根节点的元素大于它的子女节点的元素。但是,此时却不能保证她的左右节点一定哪个大于哪一个,且不能保证不同一层的左右子树的节点元素大小。
所以,要设计升序排序,我们需要建一个最大堆。
1)建一个最大堆。
2)第1次,将根节点的元素与堆的最后一个节点元素交换,这样肯定保证最大元素在堆的最后一个节点处,然后此时的根节点并不一定满足大于左右子女节点,因此将其向下调整,至合适位置处。第2次,将根节点的元素与堆的倒数第2个节点元素交换,向下调整交换后的根节点至合适位置……
代码如下:
void_AdjustDown(intparent,int*a,intsize){intchild=2*parent+1;while(child<size){if(child+1<size&&a[child+1]>a[child]){child++;}if(a[child]>a[parent]){swap(a[child],a[parent]);parent=child;child=2*parent+1;}else{break;}}}//SequenceinascendingordervoidHeapSort(int*a,intsize){assert(a);for(inti=(size-2)/2;i>=0;i--){_AdjustDown(i,a,size);}for(inti=0;i<size-1;i++){swap(a[0],a[size-i-1]);_AdjustDown(0,a,size-i-1);}}
5.冒泡排序
假设升序排序
冒泡,顾名思义,像泡一样慢慢地沉。
1)第一次,比较a[0],a[1]大小,若a[0]>a[1],则交换它们。再比较a[1],a[2],若a[1]>a[2],则交换……这样一直到比较a[size-1],a[size]结束,此时已经将一个最大的元素沉到序列的最尾端size-1处了。
2)第二次,重复上述操作,可将次最大的元素沉到size-2处。
3)重复,完成排序。
比较:
冒泡排序是两两比较,每次将最大的元素往后沉。而选择排序不同的是,每次遍历选择出最大元素放到最后。
代码如下:
//SequenceinascendingordervoidBubbleSort(int*a,intsize){assert(a);for(inti=0;i<size;i++){for(intj=0;j<size-i-1;j++){if(a[j]>a[j+1]){swap(a[j],a[j+1]);}}}}
6.快速排序
快速排序,顾名思义,排序算法很快,它是最快的排序。时间复杂度为:O(n*lgn).适合于比较乱的 序列。假设升序排序
这两种方法都挺简单的,相比而言,方法2代码更短,更加简单!!!大家自己斟酌使用!!!
方法1:
我们这里先介绍快速排序的挖坑法。(每次数据被挪走后都相当于挖出了一个坑,这个坑可以把其他数据挪过来放。)
对于序列:{ 5, 1,8,12, 19, 3, 7, 2, 4 ,11}
1)我们取序列的第一个数据当做比较的基准,并且设定序号为0的位置为低位置low,序号为size-1的位置为高位置high。
2)取出序列的基准元素key,此刻的5.
在high位置从右往左找直到找到比基准值5小的元素,即此刻的元素4处停止。
然后,在low位置从左往右找直到找到比基准值5大的元素,即此刻的元素8停止。
由于此时的基准元素key被取出,存放它的位置就空下来了。将找到的元素4赋值给此刻的这个位置.
3)此时元素4存放的位置空下来了,将找到的低位置的8放到这个位置去。
4)重复这样的动作,2放到基准位置,12放到原来2的位置……
5)直到low>=high时停止。
以上是一次快速排序,在经过一次快速排序后,high与low相遇左右各形成有序序列。再将这个相遇位置左右各当成一个序列,继续进行快速排序,最终可以将序列排序好。
代码如下:
voidQuickSort(int*a,intleft,intright){assert(a);intlow=left;inthigh=right;intkey=a[low];while(low<high){while(low<high&&key<=a[high]){high--;}a[low]=a[high];while(low<high&&key>=a[low]){low++;}a[high]=a[low];}a[low]=key;if(left<=high){QuickSort(a,left,low-1);QuickSort(a,low+1,right);}}
方法2:
快速排序的prev、cur法:
为了方便给大家分享,我把它称之为prev、cur法。
1)引入两个位置,prev、cur,cur首先指向序列的初始位置,prev指向cur的前面(即:若cur=0,则prev=-1位置处)。
2)我们将基准key取成序列的最后一个位置right处的元素。
3)cur从初始位置处开始,(因为要排成升序),找一个cur处的值大于key的值停止,否则小于key的值的话,就一直继续cur往前走,此时prev是不动的。但是当找到cur处的值大于key的值时,++prev,再将prev处的值与cur的值进行交换。(注意,prev前置加加,即prev先往后走一步再交换值)。
4)cur继续往前走,继续重复第3)条步骤,直到遇到right-cur=1,马上就要相交时停止。
5)停止后,递归左右区间,重复上述步骤,直至区间只剩下一个元素时无需继续划分区间递归,排序结束。
代码如下:
intQuickSort(int*a,intleft,intright){assert(a);intcur=left;intprev=cur-1;intkey=mid(a,left,right);swap(key,a[right]);while(cur<right){if(a[cur]<=a[right]){swap(a[++prev],a[cur]);}cur++;}swap(a[++prev],a[right]);if(prev-1>left){QuickSort(a,left,prev-1);}if(prev+1<right){QuickSort(a,prev+1,right);}}
声明:本站所有文章资源内容,如无特殊说明或标注,均为采集网络资源。如若本站内容侵犯了原著者的合法权益,可联系本站删除。