常見的八大排序算法的比較和選擇依據

一、八大排序簡介:

排序有內部排序和外部排序,內部排序是數據記錄在內存中進行排序,而外部排序是因排序的數據很大,一次不能容納全部的排序記錄,在排序過程中需要訪問外存。我們這裏說說八大排序就是內部排序。

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當n較大,則應採用時間複雜度爲O(nlog2n)的排序方法:快速排序、堆排序或歸併排序序。面試中常見的是快速排序和歸併排序。
快速排序:是目前基於比較的內部排序中被認爲是最好的方法,當待排序的關鍵字是隨機分佈時,快速排序的平均時間最短;

二、各種排序的穩定性、時間複雜度、空間複雜度的總結

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               時間複雜度函數O(n)的增長情況

時間複雜度來說:

(1)平方階(O(n2))排序
  各類簡單排序:直接插入、直接選擇和冒泡排序;
(2)線性對數階(O(nlog2n))排序
  快速排序、堆排序和歸併排序;
(3)線性階(O(n))排序
  基數排序,此外還有桶、箱排序。

說明:

當原表有序或基本有序時,直接插入排序和冒泡排序將大大減少比較次數和移動記錄的次數,時間複雜度可降至O(n);

而快速排序則相反,當原表基本有序時,將蛻化爲冒泡排序,時間複雜度提高爲O(n2);

原表是否有序,對簡單選擇排序、堆排序、歸併排序和基數排序的時間複雜度影響不大。

穩定性:

排序算法的穩定性:若待排序的序列中,存在多個具有相同關鍵字的記錄,經過排序, 這些記錄的相對次序保持不變,則稱該算法是穩定的;若經排序後,記錄的相對 次序發生了改變,則稱該算法是不穩定的。
穩定性的好處:排序算法如果是穩定的,那麼從一個鍵上排序,然後再從另一個鍵上排序,第一個鍵排序的結果可以爲第二個鍵排序所用。基數排序就是這樣,先按低位排序,逐次按高位排序,低位相同的元素其順序再高位也相同時是不會改變的。另外,如果排序算法穩定,可以避免多餘的比較;

穩定的排序算法:冒泡排序、插入排序、歸併排序和基數排序

不是穩定的排序算法:選擇排序、快速排序、希爾排序、堆排序

選擇排序算法準則:

每種排序算法都各有優缺點。因此,在實用時需根據不同情況適當選用,甚至可以將多種方法結合起來使用。

三、選擇排序算法的依據

影響排序的因素有很多,平均時間複雜度低的算法並不一定就是最優的。相反,有時平均時間複雜度高的算法可能更適合某些特殊情況。同時,選擇算法時還得考慮它的可讀性,以利於軟件的維護。一般而言,需要考慮的因素有以下四點:

1.待排序的記錄數目n的大小;

2.記錄本身數據量的大小,也就是記錄中除關鍵字外的其他信息量的大小;

3.關鍵字的結構及其分佈情況;

4.對排序穩定性的要求。

設待排序元素的個數爲n.

1)當n較大,則應採用時間複雜度爲O(nlog2n)的排序方法:快速排序、堆排序或歸併排序序。

快速排序:是目前基於比較的內部排序中被認爲是最好的方法,當待排序的關鍵字是隨機分佈時,快速排序的平均時間最短;

堆排序 : 如果內存空間允許且要求穩定性的

歸併排序:它有一定數量的數據移動,所以我們可能過與插入排序組合,先獲得一定長度的序列,然後再合併,在效率上將有所提高。

2) 當n較大,內存空間允許,且要求穩定性 =》歸併排序

3)當n較小,可採用直接插入或直接選擇排序。

直接插入排序:當元素分佈有序,直接插入排序將大大減少比較次數和移動記錄的次數。

直接選擇排序 :元素分佈有序,如果不要求穩定性,選擇直接選擇排序

4)一般不使用或不直接使用傳統的冒泡排序。

5)基數排序
它是一種穩定的排序算法,但有一定的侷限性:
  1、關鍵字可分解。
  2、記錄的關鍵字位數較少,如果密集更好
  3、如果是數字時,最好是無符號的,否則將增加相應的映射覆雜度,可先將其正負分開排序。

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