排序算法及分析(插入、希尔、选择、冒泡)

2020-05-31 15:40:56 浏览数 (3)

  假如我们要从小到大排序,下面几种简单的算法可以处理规模不大的数据,我写成函数形式。

一、插入排序

  思想就是:从左到右对每个数,每次在它前面找到一个合适的位置把它插进去。

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void InsertSort(int a[],int n){
    int i,j,key;
    for(i=2;i<=n;i  ){
        key=a[i];
        for(j=i-1;j&&key<a[j];j--)a[j 1]=a[j];
        a[j 1]=key;
    }
}

  C是比较次数,M是移动次数,则

  最好情况$C_{min}=n-1$,$M_{min}=0$;

  最坏情况$C_{max}=(n 2)*(n-1)/2$,$M_{max}=frac{(n 4)(n-1)}{2}$

  随机情况$C_{avg}=(C_{min} C_{max})/2 approx n^2/4$,$M_{avg}approx n^2/4$

  折半插入排序,找插入位置时可以二分。

  表插入排序:基于链表存储。

  希尔排序:

    1)按增量d分组。

    2)每组用直接插入排序。

    3)然后减小d(有一个增量序列,比如..15,7,3,1),回到1),最后一次d为1。  

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int dlta[5]={15,7,3,1};
void ShellSort(int a[],int n){
    int i,j,k,key;
    for(k=0;k<4;k  ){
        int dk=dlta[k];
        for(i=1 dk;i<=n;i  ){
            key=a[i];
            for(j=i-dk;j&&key<a[j];j-=dk)a[j dk]=a[j];
            a[j dk]=key;
        }
    }
}

二、选择排序

  思想是:每次找未排序的部分(i到n)最小的,和第i个交换。

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void SelectSort(int a[],int n){
    int i,j,Min,t;
    for(i=1;i<n;i  ){
        Min=i;
        for(j=i 1;j<=n;j  )
            if(a[j]<a[Min]) Min=j;
        t=a[i];
        a[i]=a[Min];
        a[Min]=t;
    }
}

  比较次数 $C=n(n-1)/2$

  移动次数  $M_{max}=3(n-1),M_{min}=0$

  改进:树形选择排序(锦标赛排序)

    是稳定排序。

    时间复杂度$O(nlog_2n)$

    辅助空间较多。

三、冒泡排序

  思想:每次从左到右将每对相邻的且逆序的数交换,可以使未排序的最大的数放到未排序数的最后。

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void BubbleSort(int a[],int n)
{//a数组下标1~n
    int i,j,temp;
    bool sorted;
    for(i=1; i<n && !sorted; i  )
    {
        sorted=true;
        for(j=1; j<=n-i; j  )
        {
            if(a[j]>a[j 1])
            {
                temp=a[j];
                a[j]=a[j 1];
                a[j 1]=temp;
                sorted=false;
            }
        }
    }
}

调用:

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cin>>n;
for(int i=1; i<=n; i  )
    cin>>a[i];
BubbleSort(a,n);

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