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常见的几种排序

发表于:2025-11-11 作者:千家信息网编辑
千家信息网最后更新 2025年11月11日,快速排序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
千家信息网最后更新 2025年11月11日常见的几种排序
  1. 快速排序

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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int PartSort(int* a, int left, int right)   //每步的排序{    int key = a[right];    int begin = left;    int end = right - 1;    while (begin < end)    {        while (begin < end && a[begin] <= key)        {            ++begin;        }        while (begin < end && a[end] >= key)        {            --end;        }        if (begin < end)        {            swap(a[begin], a[end]);        }    }    if (a[begin]>a[right])    {        swap(a[begin], a[right]);        return begin;    }    else    {        return right;    }}void QuickSort(int* a, int left, int right)   //快速排序{    assert(a);    if (left >= right)    {        return;    }    int div = PartSort(a, left, right);    QuickSort(a, left, div - 1);    QuickSort(a, div + 1, right);}

2.堆排序:

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。


排序效果:


void AdjustDown(int* a,size_t size,size_t parents)    //大堆     下调{        assert(a);        size_t child = parents * 2 + 1;        while (child < size)        {            if (child + 1 < size && a[child + 1]>a[child])            {                ++child;            }            if (a[child]>a[parents])            {                swap(a[child], a[parents]);                parents = child;                child = parents * 2 + 1;            }            else            {                break;            }        }}void HeapSort(int* a, size_t size)   //堆排序{    assert(a);    for (int i = (size - 2) / 2; i >= 0; i--)    //建堆    {        AdjustDown(a, size, i);    }    for (int i = 0; i < size; i++)    {        swap(a[0], a[size - i - 1]);        AdjustDown(a, size - i-1, 0);    }}

3.选择排序:

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。

效果如下:

void SelectSort(int* a, size_t size)   //选择排序{    assert(a);    for (size_t i = 0; i < size; i++)    {        int* p = a;        for (size_t j = 0; j < size-i; j++)        {            if (*p < a[j])            {                p = &a[j];            }        }        swap(*p, a[size-i-1]);    }    }

4.冒泡排序:

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。

效果如下:

void BubbleSort(int* a,size_t size)    //冒泡排序{    for (int i = 0; i < size; i++)    {        for (int j = 0; j < size - i - 1; j++)        {            if (a[j]>a[j + 1])            {                swap(a[j], a[j + 1]);            }        }    }}

5.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:
1.从第一个元素开始,该元素可以认为已经被排序

2.取出下一个元素,在已经排序的元素序列中从后向前扫描

3.如果该元素(已排序)大于新元素,将该元素移到下一位置

4.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
5.将新元素插入到该位置中
6.重复步骤2

void InsertSort(int *a, size_t size)    //插入排序{    assert(a);    for (int i = 1; i < size - 1; i++)    {        int end =i;        int tmp = a[i];        while (end >= 0 && a[end-1]>tmp)        {            a[end] = a[end-i];            --end;        }        a[end-1] = tmp;    }}

6.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:

1、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
2、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:

void ShellSort(int* a, size_t size)     //希尔排序{    int gap = size;    while (gap > 1)    {        gap = gap / 3 + 1;        for (size_t i = 0; i= 0 && a[end] > tmp)            {                a[end + gap] = a[end];                end -= gap;            }            a[end + gap] = tmp;        }    }}

这几种排序的时间复杂度与空间复杂度如下表所示:




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