排序的分类:
按数据存储介质:内部排序和外部排序 按比较器个数:串行排序和并行排序
按主要操作:比较排序和基数排序 按辅助空间:原地排序和非原地排序
按稳定性:稳定排序和非稳定排序 按自然性:自然排序和非自然排序
按照排序原则
插入排序:直接插入排序、折半插入排序、希尔插入排序
交换排序:冒泡排序、快速排序
选择排序:简单选择排序、堆排序
基数排序
按排序工作量
简单的排序方法:T(n)=O(n^2) 基数排序T(n)=O(d.n)
先进的排序方法:T(n)=O(nlogn)
插入排序
将待排序对象,按照特定顺序插入到已排好序的一组对象的适当位置上,即边插入边排序,保证子序列中随时都是排好序的
插入过程从a[0]开始进行(长度为1的子序列),逐一将a[1]至a[n-1]插入到有序子列中
在插入a[i]前,数组a的前半段(a[0]~a[i-1])为有序段,后半段(a[i]~a[n-1])是停留于输入次序的无序段
直接插入排序(顺序法确认插入位置)
步骤: 1.复制插入元素 2.记录后移,查找插入位置 3.插入到正确位置
x = a[i]; for(j=i-1; j>=0 && x<a[j]; j--) a[j+1] = a[j] a[j-1] = x;
使用“哨兵”
算法
void InsertSort(SqList &L){ int i,j; for(i=2;i<=L.length;++i){ if(L.r[i].key < L.r[i-1].key){ //若<,需要将L.r[i]插入到有序子表 L.r[0] = L.r[i]; //复制哨兵 for(j=i-1;L.r[0].key < L.r[j].key;--j){ L.r[j+1] = L.r[j]; //记录后移 } L.r[j+1] = L.r[0];//插入到正确位置 } } }
性能分析
比较次数:
移动次数:
结论: 原始数据越接近有序,排序越快
最坏情况下 Tw(n)=O(n^2)
最好情况下 Te(n)=O(n^2)
提高查找速度: 减少元素的比较次数和移动次数
折半插入排序(二分法确认插入位置)
void BInsertSort(SqList &L){ for(i=2;i<L.length;++i){ L.r[0] = L.r[i]; //当前元素插入到哨兵位置 low = 1; high = i-1; //采用二分查找法查找插入位置 while(low <= high){ mid = (low + high)/2; if(L.r[0].key < L.r[mid].key) high = mid-1; else low = mid +1; }//循环结束,high+1则为插入位置 for(j=i-1;j>=high+1;--j) L.r[j+1]=L.r[j]; //移动元素 L.r[high+1]=L.r[0]; //插入到正确位置 } }
算法效率:平均速度较快;比较次数与待排序对象序列的初始排列无关,仅依赖于对象个数。在插入第 i 个对象时,需要经过
n较大时,总比较次数比直接插入的最坏情况要好得多,但比其最好情况要差
减少了比较次数,但没有减少移动次数,平均性能优于直接插入排序
时间复杂度为O(n^2) 空间复杂度为O(1) 是一种稳定的排序方法
希尔排序(缩小增量法多遍插入排序)
思路:将整个要排序的序列分割成若干子序列,分别进行直接插入排序,待整个序列中的记录基本有序时,再对全体记录进行一次直接插入排序。
特点:1.缩小增量 2.多遍插入排序
一次移动,移动位置较大,跳跃式地接近排序后的最终位置
最后一次只需要少量移动
增量序列必须是递减的,最后一个必须是 1
增量序列应该是互质的
逐步缩小步进间隔(分块区间/移动步数减少)
void ShellSort(SqList &L,int dlta[],int t){ //dlta为递减增量序列 for(k=0;k<t;++k) ShellInsert(L,dlta[k]);//增量为k的希尔排序子程序 } void ShellInsert(SqList &L,int dk){ //dk为步长因子 for(i=dk+1;i<=length;++i) if(r[i].key < r[i-dk].key){ for(j=i-dk; j>0 && (r[0].key<r[j].key);j=j-dk) r[j+dk] = r[j]; r[j+dk] = r[0]; } }
性能:希尔排序算法效率与增量序列有关
Dk = 2^(k-1)--相邻元素互质
最快情况:T=O(n^(3/2))
平均:T=O(n^5/4)
希尔排序是一种不稳定的排序算法
时间复杂度: O(n^1.25)~O(1.6n^1.25)
空间复杂度O(1)
并未解决如何选择最佳序列,最后一个增量值必须为1,无除1以外的公因子
不宜在链式存储结构上实现