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[数据结构与算法]十、内部排序,排序算法

10.1概述

排序是计算机程序设计中的一种重要操作,它的功能是将一个数据元素的任意序列,重新排列成一个按关键字有序的序列。

内部排序:待排序记录存放在计算机随机存储器中进行的排序过程;

外部排序:待排序记录的数量很大,以致内存一次不能容纳全部记录,在排序过程中尚需对外存进行访问的排序过程。

10.2插入排序

10.2.1直接插入排序

它是将一个记录插入到已排好序的有序表中,从而得到一个新的、记录数增1的有序表。时间复杂度是O(n^2)

10.2.2其他插入排序

(1)折半插入排序

插入排序的基本操作是在一个有序表中进行查找和插入。折半查找静态查找、动态查找、哈希表_尘埃不入你眼眸的博客-CSDN博客

利用low、high、mid三个指针,由此进行的插入排序称为折半插入排序。折半插入排序减少了关键字比较次数,而记录的移动次数不变,时间复杂度O(n^2)

(2)2-路插入排序

它在折半插入排序的基础上再改进

?10.2.3希尔排序

时间复杂度O(n^2).

它的基本思想是:先将整个待排记录序列分割成若干个子序列分别进行直接插入排序,待整个序列中的记录基本有序时,再对全体记录进行依次直接插入排序。

?希尔排序时,将相隔某个增量的记录组成一个子序列,这样关键字较小的记录就不是一步一步往前移动,而是跳跃式往前移。

10.3快速排序

冒泡排序

首先将第一个记录的关键字和第二个记录的关键字进行比较,若为逆序,则将两个记录交换,然后比较第二个记录和第三个记录的关键字,直至最后一个。这是第一趟冒泡排序,使得最大的关键字安置到最后一个位置。然后进行第二趟。

?快速排序

基本思想是:通过一趟排序将待排记录分割成独立两个部分,其中一部分的关键字均比另一部分的关键字小,则可分别对这两部分记录进行排序,以达到整个序列有序。

一趟快速排序的具体做法是:附设两个指针low和high,他们的初值分别为low和high,设枢纽记录的关键字为pivotkey,则首先从high所指位置起向前搜索找到第一个关键字小于pivotkey的记录和枢纽记录进行交换,然后从low所指位置起向后搜索,找到第一个关键字大于pivotkey的记录和枢纽记录进行交换,重复这两个步骤直至low=high

10.4选择排序

选择排序的思想是:每一趟在n-i+1(i=1,2,...,n-1)个记录中选取关键字最小的记录作为有序序列的第i个记录。

10.4.1简单选择排序

一趟排序的操作为:通过n-i次关键字的比较,从n-i+1个记录中选出关键字最小的记录,并和第i个记录交换。

时间复杂度O(n^2)

10.4.2树形选择排序

首先对n个记录的关键字进行两两比较,然后在其中不大于n/2的最大整数个较小着之间再进行两两比较,如此重复,直到选出最小的关键字。

?

?10.4.3堆排序

堆排序只需要一个记录大小的辅助空间,每个待排序的记录仅占有一个辅助空间。

若将此序列对应的一维数组看成是一个完全二叉树,则堆的含义表明,完全二叉树中所有的非终端结点的值均不大于(或不小于)其左、右孩子结点的值。则堆顶元素(或完全二叉树的根)必为序列中n个元素的最小值(或最大值)。

若在输出堆顶的最小值后,使得剩余n-1个元素的序列又建成一个堆,则得到n个元素的次小值。如此循环往复,这个过程称为堆排序

10.5归并排序

归并排序是将两个或两个以上的有序表组合成一个新的有序表。假设初始序列含有n个记录,则可以看成是n个有序的子序列,每个子序列的长度为1,然后两两归并,得到不大于n/2的最大整数个长度为2或1的有序子序列;再两两归并...,如此重复,直至得到一个长度为n的有序序列位为止,这种排序方法称为2-路归并排序。

?10.7各种内部排序方法的比较

?(1)从平均时间性能而言,快速排序最佳,但其在最坏情况下的时间性能不如堆排序和归并排序。当n较大时,归并排序所需时间较堆排序省,但它所需的辅助存储量最多。

(2)从方法稳定性来比较,基数排序最稳定。所有时间复杂度均为O(n^2)的简单排序也是稳定的。快速排序、堆排序和希尔排序等时间性能较好的排序都是不稳定的。

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加:2022-03-30 18:50:35  更:2022-03-30 18:51:48 
 
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