● 計數排序
1、算法思想:
計數排序是直接定址法的變形。通過開闢一定大小的空間,統計相同數據出現的次數,然後回寫到原序列中。
2、步驟:
1)找到序列中的最大和最小數據,確定開闢的空間大小。
2)開闢空間,利用開闢的空間存放各數據的個數。
3)將排好序的序列回寫到原序列中。
具體實現如下:
void CountSort(int *arr, int size) { assert(arr); int min = arr[0]; int max = arr[0]; int num = 0; for (int i = 0; i < size; ++i)//找出最大和最小數 { if (arr[i] < min) { min = arr[i]; } if (arr[i] > max) { max = arr[i]; } } num = max - min + 1;//開闢的空間大小 int *count = new int[num]; memset(count, 0, sizeof(int)*num);//初始化count for (int i = 0; i < size; ++i) { count[arr[i] - min]++;//直接定址 } int index = 0; for (int i = 0; i < num; ++i) { while (count[i]--) { arr[index] = i + min;//回寫到原序列中 index++; } } }
優缺點:
優勢:在對一定範圍內的整數排序時,它的複雜度爲Ο(n+k)(其中k是整數的範圍),快於任何比較排序算法
劣勢:基數排序需要開闢對應大小的空間,k較大時空間利用率不高,故適應於數據比較密集的序列。如果數據密集且沒有重複,我們可以用位圖實現。
● 基數排序
基數排序是典型的分配類排序,分配類排序是指利用分配和收集兩種基本操作實現排序。基數排序通過反覆的進行分配與收集操作完成排序,基數排序有兩種排序方法,分別是“低位優先”和“高位優先”。在這裏我以“低位優先”排序法進行分析。
1、算法思想:
排序時先按最低位的值對記錄進行初步排序,在此基礎上再按次低位的值進行進一步排序。以此類推,由低位到高位,每一趟都是在前一趟的基礎上,根據關鍵字key的某一位對所有記錄進行排序,直到最高位,這樣就完成了基數排序的全過程。
2、步驟:
1)由於一直到最高位結束,故需找到最大數的位數。
2)開闢空間存放一趟排序後的序列。利用矩陣的快速轉置思想,用count數組存放進行排序的位相同數字的個數,用start數組記錄每次開始的位置,對每一個元素進行快速定位。
3)回寫到原序列中。
4)重複以上步驟,直到比較到最高位爲止。
具體實現如下:
void RadixSort(int *arr, int size) { assert(arr); int *count = new int[10];//每位的數字在0~9之間 int *start = new int[10]; int *tmp = new int[size];//存放每趟排序後的序列 int MaxRadix = GetMaxRadix(arr, size);//最大數的位數 int radix = 1; for (int k = 1; k <= MaxRadix; ++k) { memset(count, 0, sizeof(int)* 10);//初始化count memset(start, 0, sizeof(int)* 10); for (int i = 0; i < size; ++i)//count存放進行排序的位數相同的個數 { count[(arr[i] / radix) % 10]++; } start[0] = 0; for (int i = 1; i < 10; ++i)//start存放數據開始位置 { start[i] = start[i - 1] + count[i - 1]; } for (int i = 0; i < size; ++i)//快速定位 { int num = (arr[i] / radix) % 10; tmp[start[num]++] = arr[i]; } memcpy(arr, tmp, sizeof(int)*size);//回寫 radix *= 10; } delete[] tmp;//注意釋放tmp }
● 穩定性分析
穩定性指排序後在原序列中相同數據的相對位置不會發生改變。插入排序、冒泡排序、歸併排序、計數排序和基數排序是穩定的;快速排序、希爾排序、堆排序和選擇排序是不穩定的。
● 複雜度分析
1、空間複雜度:快速排序、歸併排序、計數排序和基數排序都需要開闢空間,插入排序、希爾排序、選擇排序、堆排序、冒泡排序都不需要,空間複雜度爲O(1)。
2、時間複雜度:
1)插入排序、希爾排序、選擇排序、冒泡排序都爲O(n^2),效率較低。選擇排序效率最低,在最好情況下時間複雜度還是O(n^2);冒泡排序和插入排序相比較,插入排序較好(eg:0 2 1 3 4 5 6 7 8 9;插入排序一次完成,而冒泡排序需要冒兩次),冒泡排序代價較大,並且插入在進行優化(希爾排序)後更能縮短排序時間。
2)堆排序、歸併排序和快速排序都是O(n*lg(n))。
通常都看最壞的情況,但快速排序(存在更多優化)幾乎不存在最壞情況,時間複雜度爲O(n*lg(n))。
堆排序有一個缺點就是隻能對數組進行排序,基數排序和計數排序都存在侷限性(數據密集),歸併排序的空間複雜度爲O(n),而快速排序爲O(lg(n)),綜合可得快速排序最好。
【乾貨】
歸併排序存在內排序和外排序。外排序其實就是指能夠對內存之外(磁盤中)數據進行排序,對於大數據的文件,不能夠直接加載到內存中進行排序,可以採取將文件劃分成小文件,將小的文件加載到內存中進行排序,然後將排好序的數據進行重寫,將兩個有序的數據文件在重新排序,就能夠排好大數據文件。依據以上思想可進行文件壓縮的實現,有興趣的可以自己試試。