视觉感受 7 种常用的排序算法

Posted 2020-10-17 相濡以沫66

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了视觉感受 7 种常用的排序算法相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

来自：todayx.org
链接：http://www.blogjava.net/todayx-org/archive/2012/01/08/368091.html

　　一步一步实现代码。

1 快速排序

介绍：

　　快速排序是由东尼·霍尔所发展的一种排序算法。在平均状况下，排序 n 个项目要Ο(n log n)次比较。在最坏状况下则需要Ο(n²)次比较，但这种状况并不常见。事实上，快速排序通常明显比其他Ο(n log n) 算法更快，因为它的内部循环（inner loop）可以在大部分的架构上很有效率地被实现出来，且在大部分真实世界的数据，可以决定设计的选择，减少所需时间的二次方项之可能性。

步骤：

从数列中挑出一个元素，称为 "基准"（pivot），
重新排序数列，所有元素比基准值小的摆放在基准前面，所有元素比基准值大的摆在基准的后面（相同的数可以到任一边）。在这个分区退出之后，该基准就处于数列的中间位置。这个称为分区（partition）操作。
递归地（recursive）把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。

排序效果：

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算法思想：

　　基于分治的思想，是冒泡排序的改进型。首先在数组中选择一个基准点（该基准点的选取可能影响快速排序的效率，后面讲解选取的方法），然后分别从数组的两端扫描数组，设两个指示标志（lo指向起始位置，hi指向末尾)，首先从后半部分开始，如果发现有元素比该基准点的值小，就交换lo和hi位置的值，然后从前半部分开始扫秒，发现有元素大于基准点的值，就交换lo和hi位置的值，如此往复循环，直到lo>=hi,然后把基准点的值放到hi这个位置。一次排序就完成了。以后采用递归的方式分别对前半部分和后半部分排序，当前半部分和后半部分均有序时该数组就自然有序了。

算法java实现：

public static int partition(int []array,int lo,int hi){
        //固定的切分方式
        int key=array[lo];
        while(lo<hi){
            while(array[hi]>=key&&hi>lo){//从后半部分向前扫描
                hi--;
            }
            array[lo]=array[hi];
            while(array[lo]<=key&&hi>lo){从前半部分向后扫描
                lo++;
            }
            array[hi]=array[lo];
        }
        array[hi]=key;
        return hi;
    }
    
public static void sort(int[] array,int lo ,int hi){
        if(lo>=hi){
            return ;
        }
        int index=partition(array,lo,hi);
        sort(array,lo,index-1);
        sort(array,index+1,hi); 
    }

优化：

　　对于基准位置的选取一般有三种方法：固定切分，随机切分和三取样切分。固定切分的效率并不是太好，随机切分是常用的一种切分，效率比较高，最坏情况下时间复杂度有可能为O(N²).对于三数取中选择基准点是最理想的一种。

　　三数取中切分：

public static int partition(int []array,int lo,int hi){
        //三数取中
        int mid=lo+(hi-lo)/2;
        if(array[mid]>array[hi]){
            swap(array[mid],array[hi]);
        }
        if(array[lo]>array[hi]){
            swap(array[lo],array[hi]);
        }
        if(array[mid]>array[lo]){
            swap(array[mid],array[lo]);
        }
        int key=array[lo];
        
        while(lo<hi){
            while(array[hi]>=key&&hi>lo){
                hi--;
            }
            array[lo]=array[hi];
            while(array[lo]<=key&&hi>lo){
                lo++;
            }
            array[hi]=array[lo];
        }
        array[hi]=key;
        return hi;
    }
    
    public static void swap(int a,int b){
        int temp=a;
        a=b;
        b=temp;
    }
    public static void sort(int[] array,int lo ,int hi){
        if(lo>=hi){
            return ;
        }
        int index=partition(array,lo,hi);
        sort(array,lo,index-1);
        sort(array,index+1,hi);
    }

快速排序在序列中元素很少时，效率将比较低，不然插入排序，因此一般在序列中元素很少时使用插入排序，这样可以提高整体效率。

public static void quick(int []array ,int lo,int hi){
        if(hi-lo+1<10){
            insertSort(array);
        }else{
            quickSort(array,lo,hi);
        }
    }

2 归并排序

介绍：

　　归并排序（Merge sort，台湾译作：合并排序）是建立在归并操作上的一种有效的排序算法。该算法是采用分治法（Divide and Conquer）的一个非常典型的应用

步骤：

申请空间，使其大小为两个已经排序序列之和，该空间用来存放合并后的序列
设定两个指针，最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置
比较两个指针所指向的元素，选择相对小的元素放入到合并空间，并移动指针到下一位置
重复步骤3直到某一指针达到序列尾
将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾

排序效果：

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详细过程：

3 堆排序

介绍：

　　堆积排序（Heapsort）是指利用堆这种数据结构所设计的一种排序算法。堆是一个近似完全二叉树的结构，并同时满足堆性质：即子结点的键值或索引总是小于（或者大于）它的父节点。

步骤：

（比较复杂，自己上网查吧）

排序效果：

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详细过程：

（暂无）

4 选择排序

介绍：

　　选择排序(Selection sort)是一种简单直观的排序算法。它的工作原理如下。首先在未排序序列中找到最小元素，存放到排序序列的起始位置，然后，再从剩余未排序元素中继续寻找最小元素，然后放到排序序列末尾。以此类推，直到所有元素均排序完毕。

排序效果：

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详细过程：

5 冒泡排序

介绍：

　　冒泡排序（Bubble Sort，台湾译为：泡沫排序或气泡排序）是一种简单的排序算法。它重复地走访过要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端。

步骤：

比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。
对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。在这一点，最后的元素应该会是最大的数。
针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。
持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。

排序效果：

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详细过程：

6 插入排序

介绍：

　　插入排序（Insertion Sort）的算法描述是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是通过构建有序序列，对于未排序数据，在已排序序列中从后向前扫描，找到相应位置并插入。插入排序在实现上，通常采用in-place排序（即只需用到O(1)的额外空间的排序），因而在从后向前扫描过程中，需要反复把已排序元素逐步向后挪位，为最新元素提供插入空间。

步骤：