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  • 八种常见的排序算法

    插入排序

    1.直接插入排序

    原理:将数组分为无序区和有序区两个区,然后不断将无序区的第一个元素按大小顺序插入到有序区中去,最终将所有无序区元素都移动到有序区完成排序。

    要点:设立哨兵,作为临时存储和判断数组边界之用。

    实现:

    void InsertSort(Nodetype p[],int length)
    {
        int i,j;//分别为有序区和无序区指针
        for(i=1;i<length;i++)//逐步扩大有序区
        {
            j=i+1;
            if(p[j]<p[i])
    
            {
                p[0]=p[j];//存储待排序元素
                while(p[0]<p[i])//查找在有序区中的插入位置,同时移动元素
                {
                    p[i+1]=p[i];//移动
                    i--;
                }
                p[i+1]=p[0];//将元素插入
            }
            i=j-1;//还原有序区指针
        }
    }

    2.希尔排序

    原理:又称增量缩小排序。先将序列按增量划分为元素个数相同的若干组,使用直接插入排序法进行排序,然后不断缩小增量直至为1,最后使用直接插入排序完成排序。

    要点:增量的选择以及排序最终以1为增量进行排序结束。

    实现:

    void ShellSort(Nodetype p[],int d)
    {
        while(d>=1)//直到增量缩小为1
        {
            Shell(p,d);
            d=d/2;//缩小增量
        }
    }
    void Shell(Nodetype p[],int d)
    {
        int i,j;
        int length=strlen(p);
        for(i=d+1;i<length)
        {
            if(p[i]<p[i-d])
            {
                p[0]=p[i];
                j=i-d;
                while(j>0&&p[j]>p[0])
                {
                    p[j+d]=p[j];
                    j=j-d;
                }
                p[j+d]=p[0];
            }
        }
    }

    交换排序

    1.冒泡排序

    原理:将序列划分为无序和有序区,不断通过交换较大元素至无序区尾完成排序。

    要点:设计交换判断条件,提前结束以排好序的序列循环。

    实现:

    void BubbleSort(Nodetype p[])
    {
        int i,j;
        int ischanged;//设计跳出条件
        for(j=n-1;j<0;j--)
        {
            ischanged=0;
            for(i=0;i<j;i++)
            {
                if(p[i]>p[i+1])//如果发现较重元素就向后移动
                {
                    int temp=p[i];
                    p[i]=p[i+1];
                    p[i+1]=temp;
                    ischanged=1;
                }
            }
            if(!ischanged)//若没有移动则说明序列已经有序,直接跳出
                break;
        }
    }

    2.快速排序

    原理:不断寻找一个序列的中点,然后对中点左右的序列递归的进行排序,直至全部序列排序完成,使用了分治的思想。

    要点:递归、分治

    基本思想:

    1.先从数列中取出一个数作为基准数。

    2.分区过程,将比这个数大的数全放到它的右边,小于或等于它的数全放到它的左边。

    3.再对左右区间重复第二步,直到各区间只有一个数。

     

    选择排序

    1.直接选择排序

    原理:将序列划分为无序和有序区,寻找无序区中的最小值和无序区的首元素交换,有序区扩大一个,循环最终完成全部排序。

    要点:

    实现:

    void SelectSort(Nodetype p[],int length)
    {
        int i,j,k;//分别为有序区,无序区,无序区最小元素指针
        for(i=0;i<length;i++)
        {
            k=i;
            for(j=i+1;j<length;j++)
                if(p[j]<p[k]) k=j;
            if(k!=i)//若发现最小元素,则移动到有序区
            {
                int tmp=p[k];
                p[k]=p[i];
                p[i]=tmp;
            }
        }
    }

    2.堆排序

    原理:利用大根堆或小根堆思想,首先建立堆,然后将堆首与堆尾交换,堆尾之后为有序区。

    要点:建堆、交换、调整堆

    操作过程如下:

         1)初始化堆:将R[1..n]构造为堆;

         2)将当前无序区的堆顶元素R[1]同该区间的最后一个记录交换,然后将新的无序区调整为新的堆。

        因此对于堆排序,最重要的两个操作就是构造初始堆和调整堆,其实构造初始堆事实上也是调整堆的过程,只不过构造初始堆是对所有的非叶节点都进行调整。

        下面举例说明:

         给定一个整形数组a[]={16,7,3,20,17,8},对其进行堆排序。

        首先根据该数组元素构建一个完全二叉树,得到

     
     然后需要构造初始堆,则从最后一个非叶节点开始调整,调整过程如下:

    20和16交换后导致16不满足堆的性质,因此需重新调整

    (初始堆)

    这样就得到了初始堆。即每次调整都是从父节点、左孩子节点、右孩子节点三者中选择最大者跟父节点进行交换(交换之后可能造成被交换的孩子节点不满足堆的性质,因此每次交换之后要重新对被交换的孩子节点进行调整)。

    有了初始堆之后就可以进行排序了

    此时3位于堆顶不满堆的性质,则需调整继续调整

    接下来和倒数第二个元素交换,再调整

     这样整个区间便已经有序了。
    总结:从上述过程可知,堆排序其实也是一种选择排序,是一种树形选择排序。只不过直接选择排序中,为了从R[1...n]中选择最大记录,需比较n-1次,然后从R[1...n-2]中选择最大记录需比较n-2次。事实上这n-2次比较中有很多已经在前面的n-1次比较中已经做过,而树形选择排序恰好利用树形的特点保存了部分前面的比较结果,因此可以减少比较次数。对于n个关键字序列,最坏情况下每个节点需比较log2(n)次,因此其最坏情况下时间复杂度为nlogn。堆排序为不稳定排序,不适合记录较少的排序。
     

    归并排序

    原理:将原序列划分为有序的两个序列,然后利用归并算法进行合并,合并之后即为有序序列。

    要点:归并、分治

    实现:

    Void MergeSort(Node L[],int m,int n)

    {

    Int k;

    If(m<n)

    {

    K=(m+n)/2;

    MergeSort(L,m,k);

    MergeSort(L,k+1,n);

    Merge(L,m,k,n);

    }

    }

     

    基数排序

    原理:将数字按位数划分出n个关键字,每次针对一个关键字进行排序,然后针对排序后的序列进行下一个关键字的排序,循环至所有关键字都使用过则排序完成。

    要点:对关键字的选取,元素分配收集。

    实现:

    Void RadixSort(Node L[],length,maxradix)

    {

    Int m,n,k,lsp;

    k=1;m=1;

    Int temp[10][length-1];

    Empty(temp); //清空临时空间

    While(k<maxradix) //遍历所有关键字

    {

    For(int i=0;i<length;i++) //分配过程

    {

    If(L[i]<m)

    Temp[0][n]=L[i];

    Else

    Lsp=(L[i]/m)%10; //确定关键字

    Temp[lsp][n]=L[i];

    n++;

    }

    CollectElement(L,Temp); //收集

    n=0;

    m=m*10;

    k++;

    }

    }

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