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算法-排序算法.md

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排序算法总结

各排序算法总结

各排序算法的复杂度

排序算法复杂度

内部排序和外部排序

  • 内部排序,指的是待排序的几率存放在计算机随机存储器中进行的排序过程;
  • 外部排序,指的是排序中要对外存储器进行访问的排序过程。

归并排序需要外部数组进行存储,来存放对半分隔的临时数组,所以是外部排序。

不稳定算法

稳定排序:若在待排序的记录中,存在两个或两个以上的关键码值相等的记录,经排序后这些记录的相对次序仍然保持不变,则称相应的排序方法是稳定的方法,否则是不稳定的方法。

判断算法是否稳定主要是看算法是否比较相邻元素,交换相邻元素,如果一个算法既比较相邻元素,又交换相邻元素,那么相等的元素不会彼此进行交换,那么相对次序永远不会变。

例如针对于数组 [5,....,5],第一个 5 排在第二个 5 前面,那么当序列变为 [...,5,5...] 时,两个 5 之间不会交换位置,那么相对次序肯定就不会变了,所以算法稳定。

堆排序比较的不是相邻元素,也不是交换相邻元素,所以不稳定。

快排比较的是相邻的元素,但是交换的不是相邻元素,所以不稳定。

选择排序比较的不是相邻元素,也不是交换相邻元素,所以不稳定。

希尔排序比较的不是相邻元素,也不是交换相邻元素,所以不稳定。

所以不稳定算法有:

  • 堆排序
  • 快速排序
  • 选择排序
  • 希尔排序

算法复杂度与初始状态无关

算法复杂度与初始状态无关,实际上就是指算法最好情况和最坏情况一致。

计数排序有点特殊,虽然最好情况和最坏情况复杂度一致,都为 O(n+k) 但是计数排序实际上依赖于数字的分布,如果所有数字比较集中的话,那么算法效率比较高,如果数字差距比较大的话,例如包含 1 和 10^9 这样的数字的话,那效率会比较差。

所以排除计数排序之后,算法复杂度与初始状态无关的算法有以下几种:

  • 选择排序
  • 归并排序
  • 堆排序
  • 基数排序

总排序趟数与初始状态有关

  • 快速排序
  • 优化过后的冒泡排序

快速排序趟数与递归深度有关,递归深度可以理解为系统栈保存的深度。

例如{50,10,90,30,70,40,80,60,20}在快速排序过程中的递归过程。由于我们的第一个关键字是 50,正好是待排序的序列的中间值,因此递归树是平衡的,此时性能也比较好。

例如{10,20,30,40,50,60,70,80,90}第一个关键字是 10,构造出的递归树是不平衡的,性能会比较差,递归树的高度也是比较高度的,排序的趟数也是较平衡状态的要更高。

因为优化过后的冒泡排序最好的情况是 1 趟,其他都要大于 1 趟,所以它的趟数与初始状态有关。

元素总比较次数与初始状态无关

  • 基数排序
  • 选择排序

基数排序不是基于比较的排序算法,所以它的比较次数为 0,与初始状态无关

选择排序比较次数稳定是 n(n-1)/2,与初始状态无关

元素总移动次数与初始状态无关

  • 基数排序
  • 归并排序

基数排序不论初始数组如何排列,都是从个位开始,各自进入自己个位对应的位置,之后也都是一样,所以元素移动次数一样。

归并排序不论一开始的状态如何,最后都是两个数组进入临时数组,移动次数都为两个待合并数组的长度和,然后再将临时数组内元素全部移动到原来数组进行替换。所以元素移动次数与初始状态无关。

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