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经典排序算法

这里列举了几种常用排序算法:1.选择排序、2.冒泡排序、3.插入排序、4.归并排序、5.快速排序、6.堆排序、7.计数排序,8.基数排序。

目录

1.选择排序

 2.冒泡排序

3.插入排序

4.归并排序

5.快速排序

6.堆排序

7.计数排序O(N)

8.基数排序O(N)


时间复杂度 空间复杂度 稳定性
选择排序 O(N^2) O(1) NO
冒泡排序 O(N^2) O(1) YES
插入排序 O(N^2) O(1) YES
归并排序 O(N*logN) O(N) YES
快速排序 O(N*logN) O(logN) NO
堆排序 O(N*logN) O(1) NO

1.选择排序

查看源图像

即每经过一轮,从中找出最小的放在最前面。每经过一轮,选出一个,N-1轮完成。

第一轮遍历N个数据,第二轮N-1个数据......,由等差数列求和公式得时间复杂度为O(n^2)

Java代码如下:

public static void selectionSort(int[] arr){
    if(arr==null||arr.length<2){
        return;
    }
    for(int i=0;i<arr.length-1;i++){
        int minIndex=i;
        for(int j=i+1;j<arr.length;j++){
            minIndex=arr[j]<arr[minIndex]?j:minIndex;
        }
        swap(arr,i,minIndex);
    }
    
}

//i和j是一个位置的话,会出错;
public static void swap(int[] arr,int i,int j){
    arr[i]=arr[i]^arr[j];
    arr[j]=arr[i]^arr[j];
    arr[i]=arr[i]^arr[j];

}

 2.冒泡排序

即两两相互比较,较大的则往前走继续比较,每经过一轮,把一个最大的放在未排好数据的末端,N轮完成。

由等差数列求和公式:易得时间复杂度为O(n^2)

Java代码如下:

public static void bubbleSort(int[] arr){
    if(arr==null||arr.length<2){
        return ;
    }

    for(int e=arr.length-1;e>0;e--){
        for(int i=0;i<e;i++){
            if(arr[i]>arr[i+1]){
                swap(arr,i,i+1);
            }
        }    
    }
}

3.插入排序

 即遍历数组中的每一个值,把它与前面的进行比较,若小于则交换,继续向前比较;

由图像可知,插入排序的效率会随数据而变化,时间复杂度最坏为O(n^2)。

Java代码如下:

public static void insertionSort(int[] arr){
    if(arr==null||arr.length<2){
        return;
    }
    //0~0是有序的
    //0~i想有序的话
    for(int i=1;i<arr.length;i++){
        for(int j=i-1;j>=0&&arr[j]>arr[j+1];j--){
            swap(arr,j,j+1);
        }
    }

}

4.归并排序

整体就是一个简单的递归,左边排好序,右边排好序,让其整体有序。

每次把数组一半一半的分开,进行递归,使得左边是有序,右边也是有序,然后进行merge过程,使得数组整体有序。merge过程:左右两边放在一起相互比较大小,小的先进入辅助数组,小的那边继续遍历,直到找到较大的数。

时间复杂度O(N*logN),额外空间复杂度O(N)。

Java代码如下:

public static void porcess(int[] arr,int L,int R){
    if(L==R){
        return;
    }
    int mid =L+((R-L)>>1);
    process(arr,L,mid);//左边有序
    process(arr,mid+1,R);//右边有序
    merge(arr,L,R);
}

public static void merge(int[] arr,int L,int M,int R){
    int[] help=new int(R-L+1);
    int i=0;
    int p1=L;
    int p2=M+1;
    while(p1<=M&&p2<=R){
        help[i++]=arr[p1]<=arr[p2]?arr[p1++]:arr[p2++];
    }
    while(p1<=M){
        help[i++]=arr[p1++];
    }
    while(p2<=M){
    help[i++]=arr[p2++];
    }
    for(i=0;i<help.length;i++){
        arr[L+i]=help[i];
    }
}

5.快速排序

 也是一种递归方法随机选取一个数组里的一个数字,使得大于他的在一边,小于他的在一边,遇到等于直接跳过。之后递归,使得数组整体有序。

时间复杂度O(N*logN),额外空间复杂度O(logN),最坏为O(N)

Java代码如下:

public static void quickSort(int[] arr,int L,int R){
    if(L<R){
        swap(arr,L+(int)(Math.random()*(R-L+1)),R);
        int[] p= partition(arr,L,R);
        quickSort(arr,L,p[0]-1);
        quickSOrt(arr,p[1]+1,R);
    }
}

//这是一个处理arr[L~R]的函数
//认以arr[R]作为划分值
// 返回等去区域(左边界,右边界),所以返回一个长度为2的数组。
public static int[] partition(int[] arr,int L,int R){
    int less=L-1;
    int more=R;
    while(L<more){
        if(arr[L]<arr[R]){
            swap(arr,++less,L++);
        }else if(arr[L]>arr[R]){
            swap(arr,--more,L);
        }else{
            L++;
        }
    }
    swap(arr,more,R);
    return new int[] {less+1,more};
}

6.堆排序

1.首先将待排序的数组构造成一个大根堆,此时,整个数组的最大值就是堆结构的顶端

2.将顶端的数与末尾的数交换,此时,末尾的数为最大值,剩余待排序数组个数为n-1

3.将剩余的n-1个数再构造成大根堆,再将顶端数与n-1位置的数交换,如此反复执行,便能得到有序数组

时间复杂度O(N*logN),空间复杂度O(1)

Java代码如下:

public static void heapSort(int[] arr){
    if(arr==null||arr.length<2){
        return ;
    }
    for(int i=0;i<arr.length;i++){
        heapInsert(arr,i);
    }
    int heapSize=arr.length;
    swap(arr,0,--heapsize);
    while(heapSize>0){
        heapify(arr,0,heapSize);
        swap(arr,0,--heapSize);
    }
}
public static void heapInsert(int[] arr,int index){
    while(arr[index]>arr[(index-1)/2]){
        swap(arr,index,(index-1)/2);
        index=(index-1)/2;
    }
}

public static void heapify(int[] arr,int index,int heapSize){
    int left=index*2+1;

    while(left>heapSize){
        int largest=left+1<heapSize&&arr[left+1]>arr[left]?left+1:left;
        largest=arr[largest]>arr[index]?largest:index;
        if(lagest==index){
            break;
        }
        swap(arr,largest,index);
        index=largest;
        left=index*2+1;
    }
}

public static void swap(int[] arr,int i,int j){
    int tmp=arr[i];
    arr[i]=arr[j];
    arr[j]=tmp;
}

桶排序思想下的排序都是不基于比较的排序,应用范围有限。

7.计数排序O(N)

就是准备一个容器,来储存,类似于词频统计

eg:给一串年龄,按照大小排序

如 2,2,15,18,18,18,56,65

准备一个数组最小为65,help[65]={0};

遍历到2时,help[2]++;

遍历到15时,help[15]++;

最后按照顺序输出即可,输出个数为各个位置上的值;

8.基数排序O(N)

用来处理进制问题,通过每个位数分别比较,确实不太好理解,需要好好钻研。

1.首先要找到最大位数,然后把小位数的前面添0。

2.之后准备给出的数据中出现数字的容器(数组,队列......)如 123,23,45,88,64

则需准备[1],[2],[3],[4],[5],[6],[8]号桶

3.按顺序先看个位,进行排序,如123,个位是3,就把他放入3号桶,23,个位也是3,把他也放到3号桶......,之后按照十位,直到最高位。

4.按顺序出桶完成排序;

原文地址:https://www.jb51.cc/wenti/3280815.html

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