视觉感受 7 种常用的排序算法

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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:

  1. 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换他们两个。
  2. 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。
  3. 针对所有的元素重复以上的步骤,除了最后一个。
  4. 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:

  • 从第一个元素开始,该元素可以认为已经被排序
  • 取出下一个元素,在已经排序的元素序列中从后向前扫描
  • 如果该元素(已排序)大于新元素,将该元素移到下一位置
  • 重复步骤3,直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置
  • 将新元素插入到该位置中
  • 重复步骤2

排序效果:

 (暂无)

详细过程:

 

 

7 希尔排序

介绍:

  希尔排序,也称递减增量排序算法,是插入排序的一种高速而稳定的改进版本。

  希尔排序是基于插入排序的以下两点性质而提出改进方法的:

  • 插入排序在对几乎已经排好序的数据操作时, 效率高, 即可以达到线性排序的效率
  • 但插入排序一般来说是低效的, 因为插入排序每次只能将数据移动一位

排序效果:

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以上是关于视觉感受 7 种常用的排序算法的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

视觉直观感受7种常用排序算法

(转载)[直观学习排序算法] 视觉直观感受若干常用排序算法

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