排序算法總結(轉)

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花了很長時間終於把排序的基礎學了一下,這段時間學了很多東西,總結一下:
學的排序算法有:插入排序,合併排序,冒泡排序,選擇排序,希爾排序,堆排序,快速排序,計數排序,基數排序,桶排序(沒有實現)。比較一下學習後的心得。
我不是很清楚他們的時間複雜度,也真的不知道他們到底誰快誰慢,因爲書上的推導我確實只是小小了解,並沒有消化。也沒有完全理解他們的精髓,所以又什麼錯誤的還需要高手指點。呵呵。
1.普及一下排序穩定,所謂排序穩定就是指:如果兩個數相同,對他們進行的排序結果爲他們的相對順序不變。例如A={1,2,1,2,1}這裏排序之後是A = {1,1,1,2,2} 穩定就是排序後第一個1就是排序前的第一個1,第二個1就是排序前第二個1,第三個1就是排序前的第三個1。同理2也是一樣。這裏用顏色標明瞭。不穩定呢就是他們的順序不應和開始順序一致。也就是可能會是A={1,1,1,2,2}這樣的結果。
2.普及一下原地排序:原地排序就是指不申請多餘的空間來進行的排序,就是在原來的排序數據中比較和交換的排序。例如快速排序,堆排序等都是原地排序,合併排序,計數排序等不是原地排序。
3.感覺誰最好,在我的印象中快速排序是最好的,時間複雜度:n*log(n),不穩定排序。原地排序。他的名字很棒,快速嘛。當然快了。我覺得他的思想很不錯,分治,而且還是原地排序,省去和很多的空間浪費。速度也是很快的,n*log(n)。但是有一個軟肋就是如果已經是排好的情況下時間複雜度就是n*n,不過在加入隨機的情況下這種情況也得以好轉,而且他可以做任意的比較,只要你能給出兩個元素的大小關係就可以了。適用範圍廣,速度快。
4.插入排序:n*n的時間複雜度,穩定排序,原地排序。插入排序是我學的第一個排序,速度還是很快的,特別是在數組已排好了之後,用它的思想來插入一個數據,效率是很高的。因爲不用全部排。他的數據交換也很少,只是數據後移,然後放入要插入的數據。(這裏不是指調用插入排序,而是用它的思想)。我覺得,在數據大部分都排好了,用插入排序會給你帶來很大的方便。數據的移動和交換都很少。
5.冒泡排序,n*n的時間複雜度,穩定排序,原地排序。冒泡排序的思想很不錯,一個一個比較,把小的上移,依次確定當前最小元素。因爲他簡單,穩定排序,而且好實現,所以用處也是比較多的。還有一點就是加上哨兵之後他可以提前退出。
6.選擇排序,n*n的時間複雜度, 穩定排序,原地排序。選擇排序就是冒泡的基本思想,從小的定位,一個一個選擇,直到選擇結束。他和插入排序是一個相反的過程,插入是確定一個元素的位置,而選擇是確定這個位置的元素。他的好處就是每次只選擇確定的元素,不會對很多數據進行交換。所以在數據交換量上應該比冒泡小。
7.插入排序,選擇排序,冒泡排序的比較,他們的時間複雜度都是n*n。我覺得他們的效率也是差不多的,我個人喜歡冒泡一些,因爲要用它的時候數據多半不多,而且可以提前的返回已經排序好的數組。而其他兩個排序就算已經排好了,他也要做全部的掃描。在數據的交換上,冒泡的確比他們都多。呵呵。舉例說明插入一個數據在末尾後排序,冒泡只要一次就能搞定,而選擇和插入都必須要n*n的複雜度才能搞定。就看你怎麼看待咯。
8.合併排序:n*log(n)的時間複雜度, 穩定排序,非原地排序。他的思想是分治,先分成小的部分,排好部分之後合併,因爲我們另外申請的空間,在合併的時候效率是0(n)的。速度很快。貌似他的上限是n*log(n),所以如果說是比較的次數的話,他比快速排序要少一些。對任意的數組都能有效地在n*log(n)排好序。但是因爲他是非原地排序,所以雖然他很快,但是貌似他的人氣沒有快速排序高。
9.堆排序:n*log(n)的時間複雜度, 非穩定排序,原地排序。他的思想是利用的堆這種數據結構,堆可以看成一個完全二叉樹,所以在排序中比較的次數可以做到很少。加上他也是原地排序,不需要申請額外的空間,效率也不錯。可是他的思想感覺比快速難掌握一些。還有就是在已經排好序的基礎上添加一個數據再排序,他的交換次數和比較次數一點都不會減少。雖然堆排序在使用的中沒有快速排序廣泛,但是他的數據結構和思想真的很不錯,而且用它來實現優先隊列,效率沒得說。堆,還是要好好學習掌握的。
10.希爾排序:n*log(n)的時間複雜度(這裏是錯誤的,應該是n^lamda(1 < lamda < 2), lamda和每次步長選擇有關。), 非穩定排序,原地排序。主要思想是分治,不過他的分治和合並排序的分治不一樣,他是按步長來分組的,而不是想合併那樣左一半右一半。開始步長爲整個的長度的一半。分成nLen/2個組,然後每組排序。接個步長減爲原來的一半在分組排序,直到步長爲1,排序之後希爾排序就完成了。這個思路很好,據說是插入排序的升級版,所以在實現每組排序的時候我故意用了插入排序。我覺得他是一個特別好的排序方法了。他的缺點就是兩個數可能比較多次,因爲兩個數據會多次分不過他們不會出現數據的交換。效率也是很高的。
11.快速排序,堆排序,合併排序,希爾排序的比較,他們的時間複雜的都是n*log(n),我認爲在使用上快速排序最廣泛,他原地排序,雖然不穩定,可是很多情況下排序根本就不在意他是否穩定。他的比較次數是比較小的,因爲他把數據分成了大和小的兩部分。每次都確定了一個數的位置,所以理論上說不會出現兩個數比較兩次的情況,也是在最後在交換數據,說以數據交換上也很少。合併排序和堆排序也有這些優點,但是合併排序要申請額外的空間。堆排序堆已經排好的數據交換上比快速多。所以目前快速排序用的要廣泛的多。還有他很容易掌握和實現。
12.計數排序:n的時間複雜度,穩定排序,非原地排序。他的思想比較新穎,就是先約定數據的範圍不是很大,而且數據都是整數(或能定位到整數)的情況,然後直接申請一個空間。把要排序的數組A的元素值與申請空間B的下標對應,然後B中存放該下標元素值的個數,從而直接定位A中每個元素的位置。這樣效率只爲n。因爲比較很特殊,雖然很快,但是用的地方並不多。
13.基數排序:n的時間複雜度,穩定排序,非原地排序。他的思想是數據比較集中在一個範圍,例如都是4位數,都是5位數,或數據有多個關鍵字,我們先從各位開始排,然後排十位,依次排到最高位,因爲我們可以用一個n的方法排一位,所以總的方法爲d*n的複雜度。關鍵字也一樣,我們先排第3個關鍵字,在排第3個關鍵字,最後排第一個關鍵字。只有能保證每個關鍵字在n的時間複雜度完成,那麼整個排序就是一個d*n的時間複雜度。所以總的速度是很快的。不過有一點就是要確保關鍵字能在n的時間複雜度完成。
14.桶排序:n的時間複雜度,穩定排序,非原地排序。主要思路和基數排序一樣,也是假設都在一個範圍例如概率都在0-1,而且分佈還挺均勻,那麼我們也是和基數排序一樣對一個數把他劃分在他指定的區域。然後在連接這些區域就可以了。書上對每個區域使用鏈表的存儲,我認爲在寸小區域的時候也會有時間在裏面。所以只是理論上的n時間複雜度。這種思路是不錯的。呵呵。
15.計數排序,基數排序,桶排序的比較,我覺得他們都很有思想,不過都是在特定情況下才能發揮最大的效果。雖然效率很高,但是用的不會很廣泛。他們之間我更喜歡計數排序,來個映射的方式就直接找到了自己的位置,很高明。和基數排序和同排序只是理論上的n時間複雜度,基數排序要確定一個關鍵字的排序是n複雜度的,桶排序要確定每個區域的排序是n複雜度的。
16.排序算法的最後感悟:黑格爾說過:存在即合理。所以這些排序的算法都是很好的,他確實給了我們思想上的幫助。感謝前人把精華留給了我們。我得到的收穫很大,總結一下各自排序的收穫:
冒泡:好實現,速度不慢,使用於輕量級的數據排序。
插入排序:也使用於小數據的排序,但是我從他的思想中學到怎麼插入一個數據。呵呵,這樣就知道在排好的數據裏面,不用再排序了,而是直接調用一下插入就可以了。
選擇排序:我學會了怎麼去獲得最大值,最小值等方法。只要選擇一下,不就可以了。
合併排序:我學會分而治之的方法,而且在合併兩個數組的時候很適用。
堆排序:可以用它來實現優先隊列,而且他的思想應該給我加了很多內力。
快速排序:本來就用的最多的排序,對我的幫助大的都不知道怎麼說好。
希爾排序:也是分治,讓我看到了分治的不同,原來還有這種思想的存在。
計數排序,基數排序,桶排序:特殊情況特殊處理。
附上我學習這裏排序的連接

快速排序學習1            快速排序學習2(隨機化版本)

快速排序學習3(最初版)  快速排序學習4(最初版加隨機版)

插入排序   冒泡排序    選擇排序

希爾排序   合併排序  堆排序  用堆實現優先隊列

基數排序  計數排序
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