排序演算法倒序
1. 將正序排成逆序用什麼排序演算法好 a:堆排序 b:快速排序 c:直接插入排序 d:簡單選擇排序
選A,堆排序演算法復雜度(logN),而快速排序在有序條件下演算法最差,編程(n^2),c,d都是簡單排序演算法,復雜度都是(n^2)
2. 如何把一個數的二進制位 倒序排序
倒序可以定義一個數組,比如char[100] 用char (是為了節約內存);然後每判斷一位就給char[i]賦值0或者1; 然後輸出的時候i 從剛剛結束的時候的值遞減到0, 這樣就倒序輸出了。如果要程序的話,我再給你補上程序
3. C++中排序的演算法分析(文字分析)
排序演算法是一種基本並且常用的演算法。由於實際工作中處理的數量巨大,所以排序演算法對演算法本身的速度要求很高。
而一般我們所謂的演算法的性能主要是指演算法的復雜度,一般用O方法來表示。在後面我將給出詳細的說明。
對於排序的演算法我想先做一點簡單的介紹,也是給這篇文章理一個提綱。
我將按照演算法的復雜度,從簡單到難來分析演算法。
第一部分是簡單排序演算法,後面你將看到他們的共同點是演算法復雜度為O(N*N)(因為沒有使用word,所以無法打出上標和下標)。
第二部分是高級排序演算法,復雜度為O(Log2(N))。這里我們只介紹一種演算法。另外還有幾種演算法因為涉及樹與堆的概念,所以這里不於討論。
第三部分類似動腦筋。這里的兩種演算法並不是最好的(甚至有最慢的),但是演算法本身比較奇特,值得參考(編程的角度)。同時也可以讓我們從另外的角度來認識這個問題。
第四部分是我送給大家的一個餐後的甜點——一個基於模板的通用快速排序。由於是模板函數可以對任何數據類型排序(抱歉,裡面使用了一些論壇專家的呢稱)。
現在,讓我們開始吧:
一、簡單排序演算法
由於程序比較簡單,所以沒有加什麼注釋。所有的程序都給出了完整的運行代碼,並在我的VC環境
下運行通過。因為沒有涉及MFC和WINDOWS的內容,所以在BORLAND C++的平台上應該也不會有什麼
問題的。在代碼的後面給出了運行過程示意,希望對理解有幫助。
1.冒泡法:
這是最原始,也是眾所周知的最慢的演算法了。他的名字的由來因為它的工作看來象是冒泡:
#include <iostream.h>
void BubbleSort(int* pData,int Count)
{
int iTemp;
for(int i=1;i<Count;i++)
{
for(int j=Count-1;j>=i;j--)
{
if(pData[j]<pData[j-1])
{
iTemp = pData[j-1];
pData[j-1] = pData[j];
pData[j] = iTemp;
}
}
}
}
void main()
{
int data[] = {10,9,8,7,6,5,4};
BubbleSort(data,7);
for (int i=0;i<7;i++)
cout<<data[i]<<" ";
cout<<"\n";
}
倒序(最糟情況)
第一輪:10,9,8,7->10,9,7,8->10,7,9,8->7,10,9,8(交換3次)
第二輪:7,10,9,8->7,10,8,9->7,8,10,9(交換2次)
第一輪:7,8,10,9->7,8,9,10(交換1次)
循環次數:6次
交換次數:6次
其他:
第一輪:8,10,7,9->8,10,7,9->8,7,10,9->7,8,10,9(交換2次)
第二輪:7,8,10,9->7,8,10,9->7,8,10,9(交換0次)
第一輪:7,8,10,9->7,8,9,10(交換1次)
循環次數:6次
交換次數:3次
上面我們給出了程序段,現在我們分析它:這里,影響我們演算法性能的主要部分是循環和交換,
顯然,次數越多,性能就越差。從上面的程序我們可以看出循環的次數是固定的,為1+2+...+n-1。
寫成公式就是1/2*(n-1)*n。
現在注意,我們給出O方法的定義:
若存在一常量K和起點n0,使當n>=n0時,有f(n)<=K*g(n),則f(n) = O(g(n))。(呵呵,不要說沒
學好數學呀,對於編程數學是非常重要的!!!)
現在我們來看1/2*(n-1)*n,當K=1/2,n0=1,g(n)=n*n時,1/2*(n-1)*n<=1/2*n*n=K*g(n)。所以f(n)
=O(g(n))=O(n*n)。所以我們程序循環的復雜度為O(n*n)。
再看交換。從程序後面所跟的表可以看到,兩種情況的循環相同,交換不同。其實交換本身同數據源的有序程度有極大的關系,當數據處於倒序的情況時,交換次數同循環一樣(每次循環判斷都會交換),復雜度為O(n*n)。當數據為正序,將不會有交換。復雜度為O(0)。亂序時處於中間狀態。正是由於這樣的原因,我們通常都是通過循環次數來對比演算法。
2.交換法:
交換法的程序最清晰簡單,每次用當前的元素一一的同其後的元素比較並交換。
#include <iostream.h>
void ExchangeSort(int* pData,int Count)
{
int iTemp;
for(int i=0;i<Count-1;i++)
{
for(int j=i+1;j<Count;j++)
{
if(pData[j]<pData[i])
{
iTemp = pData[i];
pData[i] = pData[j];
pData[j] = iTemp;
}
}
}
}
void main()
{
int data[] = {10,9,8,7,6,5,4};
ExchangeSort(data,7);
for (int i=0;i<7;i++)
cout<<data[i]<<" ";
cout<<"\n";
}
倒序(最糟情況)
第一輪:10,9,8,7->9,10,8,7->8,10,9,7->7,10,9,8(交換3次)
第二輪:7,10,9,8->7,9,10,8->7,8,10,9(交換2次)
第一輪:7,8,10,9->7,8,9,10(交換1次)
循環次數:6次
交換次數:6次
其他:
第一輪:8,10,7,9->8,10,7,9->7,10,8,9->7,10,8,9(交換1次)
第二輪:7,10,8,9->7,8,10,9->7,8,10,9(交換1次)
第一輪:7,8,10,9->7,8,9,10(交換1次)
循環次數:6次
交換次數:3次
從運行的表格來看,交換幾乎和冒泡一樣糟。事實確實如此。循環次數和冒泡一樣也是1/2*(n-1)*n,所以演算法的復雜度仍然是O(n*n)。由於我們無法給出所有的情況,所以只能直接告訴大家他們在交換上面也是一樣的糟糕(在某些情況下稍好,在某些情況下稍差)。
3.選擇法:
現在我們終於可以看到一點希望:選擇法,這種方法提高了一點性能(某些情況下)這種方法類似我們人為的排序習慣:從數據中選擇最小的同第一個值交換,在從省下的部分中選擇最小的與第二個交換,這樣往復下去。
#include <iostream.h>
void SelectSort(int* pData,int Count)
{
int iTemp;
int iPos;
for(int i=0;i<Count-1;i++)
{
iTemp = pData[i];
iPos = i;
for(int j=i+1;j<Count;j++)
{
if(pData[j]<iTemp)
{
iTemp = pData[j];
iPos = j;
}
}
pData[iPos] = pData[i];
pData[i] = iTemp;
}
}
void main()
{
int data[] = {10,9,8,7,6,5,4};
SelectSort(data,7);
for (int i=0;i<7;i++)
cout<<data[i]<<" ";
cout<<"\n";
}
倒序(最糟情況)
第一輪:10,9,8,7->(iTemp=9)10,9,8,7->(iTemp=8)10,9,8,7->(iTemp=7)7,9,8,10(交換1次)
第二輪:7,9,8,10->7,9,8,10(iTemp=8)->(iTemp=8)7,8,9,10(交換1次)
第一輪:7,8,9,10->(iTemp=9)7,8,9,10(交換0次)
循環次數:6次
交換次數:2次
其他:
第一輪:8,10,7,9->(iTemp=8)8,10,7,9->(iTemp=7)8,10,7,9->(iTemp=7)7,10,8,9(交換1次)
第二輪:7,10,8,9->(iTemp=8)7,10,8,9->(iTemp=8)7,8,10,9(交換1次)
第一輪:7,8,10,9->(iTemp=9)7,8,9,10(交換1次)
循環次數:6次
交換次數:3次
遺憾的是演算法需要的循環次數依然是1/2*(n-1)*n。所以演算法復雜度為O(n*n)。
我們來看他的交換。由於每次外層循環只產生一次交換(只有一個最小值)。所以f(n)<=n
所以我們有f(n)=O(n)。所以,在數據較亂的時候,可以減少一定的交換次數。
4.插入法:
插入法較為復雜,它的基本工作原理是抽出牌,在前面的牌中尋找相應的位置插入,然後繼續下一張
#include <iostream.h>
void InsertSort(int* pData,int Count)
{
int iTemp;
int iPos;
for(int i=1;i<Count;i++)
{
iTemp = pData[i];
iPos = i-1;
while((iPos>=0) && (iTemp<pData[iPos]))
{
pData[iPos+1] = pData[iPos];
iPos--;
}
pData[iPos+1] = iTemp;
}
}
void main()
{
int data[] = {10,9,8,7,6,5,4};
InsertSort(data,7);
for (int i=0;i<7;i++)
cout<<data[i]<<" ";
cout<<"\n";
}
倒序(最糟情況)
第一輪:10,9,8,7->9,10,8,7(交換1次)(循環1次)
第二輪:9,10,8,7->8,9,10,7(交換1次)(循環2次)
第一輪:8,9,10,7->7,8,9,10(交換1次)(循環3次)
循環次數:6次
交換次數:3次
其他:
第一輪:8,10,7,9->8,10,7,9(交換0次)(循環1次)
第二輪:8,10,7,9->7,8,10,9(交換1次)(循環2次)
第一輪:7,8,10,9->7,8,9,10(交換1次)(循環1次)
循環次數:4次
交換次數:2次
上面結尾的行為分析事實上造成了一種假象,讓我們認為這種演算法是簡單演算法中最好的,其實不是,
因為其循環次數雖然並不固定,我們仍可以使用O方法。從上面的結果可以看出,循環的次數f(n)<=
1/2*n*(n-1)<=1/2*n*n。所以其復雜度仍為O(n*n)(這里說明一下,其實如果不是為了展示這些簡單
排序的不同,交換次數仍然可以這樣推導)。現在看交換,從外觀上看,交換次數是O(n)(推導類似
選擇法),但我們每次要進行與內層循環相同次數的『=』操作。正常的一次交換我們需要三次『=』
而這里顯然多了一些,所以我們浪費了時間。
最終,我個人認為,在簡單排序演算法中,選擇法是最好的。
二、高級排序演算法:
高級排序演算法中我們將只介紹這一種,同時也是目前我所知道(我看過的資料中)的最快的。
它的工作看起來仍然象一個二叉樹。首先我們選擇一個中間值middle程序中我們使用數組中間值,然後
把比它小的放在左邊,大的放在右邊(具體的實現是從兩邊找,找到一對後交換)。然後對兩邊分別使
用這個過程(最容易的方法——遞歸)。
1.快速排序:
#include <iostream.h>
void run(int* pData,int left,int right)
{
int i,j;
int middle,iTemp;
i = left;
j = right;
middle = pData[(left+right)/2]; //求中間值
do{
while((pData[i]<middle) && (i<right))//從左掃描大於中值的數
i++;
while((pData[j]>middle) && (j>left))//從右掃描大於中值的數
j--;
if(i<=j)//找到了一對值
{
//交換
iTemp = pData[i];
pData[i] = pData[j];
pData[j] = iTemp;
i++;
j--;
}
}while(i<=j);//如果兩邊掃描的下標交錯,就停止(完成一次)
//當左邊部分有值(left<j),遞歸左半邊
if(left<j)
run(pData,left,j);
//當右邊部分有值(right>i),遞歸右半邊
if(right>i)
run(pData,i,right);
}
void QuickSort(int* pData,int Count)
{
run(pData,0,Count-1);
}
void main()
{
int data[] = {10,9,8,7,6,5,4};
QuickSort(data,7);
for (int i=0;i<7;i++)
cout<<data[i]<<" ";
cout<<"\n";
}
這里我沒有給出行為的分析,因為這個很簡單,我們直接來分析演算法:首先我們考慮最理想的情況
1.數組的大小是2的冪,這樣分下去始終可以被2整除。假設為2的k次方,即k=log2(n)。
2.每次我們選擇的值剛好是中間值,這樣,數組才可以被等分。
第一層遞歸,循環n次,第二層循環2*(n/2)......
所以共有n+2(n/2)+4(n/4)+...+n*(n/n) = n+n+n+...+n=k*n=log2(n)*n
所以演算法復雜度為O(log2(n)*n)
其他的情況只會比這種情況差,最差的情況是每次選擇到的middle都是最小值或最大值,那麼他將變
成交換法(由於使用了遞歸,情況更糟)。但是你認為這種情況發生的幾率有多大??呵呵,你完全
不必擔心這個問題。實踐證明,大多數的情況,快速排序總是最好的。
如果你擔心這個問題,你可以使用堆排序,這是一種穩定的O(log2(n)*n)演算法,但是通常情況下速度要慢於快速排序(因為要重組堆)。
三、其他排序
1.雙向冒泡:
通常的冒泡是單向的,而這里是雙向的,也就是說還要進行反向的工作。
代碼看起來復雜,仔細理一下就明白了,是一個來回震盪的方式。
寫這段代碼的作者認為這樣可以在冒泡的基礎上減少一些交換(我不這么認為,也許我錯了)。
反正我認為這是一段有趣的代碼,值得一看。
#include <iostream.h>
void Bubble2Sort(int* pData,int Count)
{
int iTemp;
int left = 1;
int right =Count -1;
int t;
do
{
//正向的部分
for(int i=right;i>=left;i--)
{
if(pData[i]<pData[i-1])
{
iTemp = pData[i];
pData[i] = pData[i-1];
pData[i-1] = iTemp;
t = i;
}
}
left = t+1;
//反向的部分
for(i=left;i<right+1;i++)
{
if(pData[i]<pData[i-1])
{
iTemp = pData[i];
pData[i] = pData[i-1];
pData[i-1] = iTemp;
t = i;
}
}
right = t-1;
}while(left<=right);
}
void main()
{
int data[] = {10,9,8,7,6,5,4};
Bubble2Sort(data,7);
for (int i=0;i<7;i++)
cout<<data[i]<<" ";
cout<<"\n";
}
2.SHELL排序
這個排序非常復雜,看了程序就知道了。
首先需要一個遞減的步長,這里我們使用的是9、5、3、1(最後的步長必須是1)。
工作原理是首先對相隔9-1個元素的所有內容排序,然後再使用同樣的方法對相隔5-1個元素的排序
以次類推。
#include <iostream.h>
void ShellSort(int* pData,int Count)
{
int step[4];
step[0] = 9;
step[1] = 5;
step[2] = 3;
step[3] = 1;
int iTemp;
int k,s,w;
for(int i=0;i<4;i++)
{
k = step[i];
s = -k;
for(int j=k;j<Count;j++)
{
iTemp = pData[j];
w = j-k;//求上step個元素的下標
if(s ==0)
{
s = -k;
s++;
pData[s] = iTemp;
}
while((iTemp<pData[w]) && (w>=0) && (w<=Count))
{
pData[w+k] = pData[w];
w = w-k;
}
pData[w+k] = iTemp;
}
}
}
void main()
{
int data[] = {10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,-10,-1};
ShellSort(data,12);
for (int i=0;i<12;i++)
cout<<data[i]<<" ";
cout<<"\n";
}
呵呵,程序看起來有些頭疼。不過也不是很難,把s==0的塊去掉就輕松多了,這里是避免使用0
步長造成程序異常而寫的代碼。這個代碼我認為很值得一看。
這個演算法的得名是因為其發明者的名字D.L.SHELL。依照參考資料上的說法:「由於復雜的數學原因
避免使用2的冪次步長,它能降低演算法效率。」另外演算法的復雜度為n的1.2次冪。同樣因為非常復雜並
「超出本書討論范圍」的原因(我也不知道過程),我們只有結果了。
四、基於模板的通用排序:
這個程序我想就沒有分析的必要了,大家看一下就可以了。不明白可以在論壇上問。
MyData.h文件
///////////////////////////////////////////////////////
class CMyData
{
public:
CMyData(int Index,char* strData);
CMyData();
virtual ~CMyData();
int m_iIndex;
int GetDataSize(){ return m_iDataSize; };
const char* GetData(){ return m_strDatamember; };
//這里重載了操作符:
CMyData& operator =(CMyData &SrcData);
bool operator <(CMyData& data );
bool operator >(CMyData& data );
private:
char* m_strDatamember;
int m_iDataSize;
};
////////////////////////////////////////////////////////
MyData.cpp文件
////////////////////////////////////////////////////////
CMyData::CMyData():
m_iIndex(0),
m_iDataSize(0),
m_strDatamember(NULL)
{
}
CMyData::~CMyData()
{
if(m_strDatamember != NULL)
delete[] m_strDatamember;
m_strDatamember = NULL;
}
CMyData::CMyData(int Index,char* strData):
m_iIndex(Index),
m_iDataSize(0),
m_strDatamember(NULL)
{
m_iDataSize = strlen(strData);
m_strDatamember = new char[m_iDataSize+1];
strcpy(m_strDatamember,strData);
}
CMyData& CMyData::operator =(CMyData &SrcData)
{
m_iIndex = SrcData.m_iIndex;
m_iDataSize = SrcData.GetDataSize();
m_strDatamember = new char[m_iDataSize+1];
strcpy(m_strDatamember,SrcData.GetData());
return *this;
}
bool CMyData::operator <(CMyData& data )
{
return m_iIndex<data.m_iIndex;
}
bool CMyData::operator >(CMyData& data )
{
return m_iIndex>data.m_iIndex;
}
///////////////////////////////////////////////////////////
//////////////////////////////////////////////////////////
//主程序部分
#include <iostream.h>
#include "MyData.h"
template <class T>
void run(T* pData,int left,int right)
{
int i,j;
T middle,iTemp;
i = left;
j = right;
//下面的比較都調用我們重載的操作符函數
middle = pData[(left+right)/2]; //求中間值
do{
while((pData[i]<middle) && (i<right))//從左掃描大於中值的數
i++;
while((pData[j]>middle) && (j>left))//從右掃描大於中值的數
j--;
if(i<=j)//找到了一對值
{
//交換
iTemp = pData[i];
pData[i] = pData[j];
pData[j] = iTemp;
i++;
j--;
}
}while(i<=j);//如果兩邊掃描的下標交錯,就停止(完成一次)
//當左邊部分有值(left<j),遞歸左半邊
if(left<j)
run(pData,left,j);
//當右邊部分有值(right>i),遞歸右半邊
if(right>i)
run(pData,i,right);
}
template <class T>
void QuickSort(T* pData,int Count)
{
run(pData,0,Count-1);
}
void main()
{
CMyData data[] = {
CMyData(8,"xulion"),
CMyData(7,"sanzoo"),
CMyData(6,"wangjun"),
CMyData(5,"VCKBASE"),
CMyData(4,"jacky2000"),
CMyData(3,"cwally"),
CMyData(2,"VCUSER"),
CMyData(1,"isdong")
};
QuickSort(data,8);
for (int i=0;i<8;i++)
cout<<data[i].m_iIndex<<" "<<data[i].GetData()<<"\n";
cout<<"\n";
}
4. PHP中的快速排序演算法如何實現倒序
您好,這樣的:
1. 冒泡排序法
* 思路分析:法如其名,就是像冒泡一樣,每次從數組當中 冒一個最大的數出來。
* 比如:2,4,1 // 第一次 冒出的泡是4
* 2,1,4 // 第二次 冒出的泡是 2
* 1,2,4 // 最後就變成這樣
view sourceprint?
01.$arr=array(1,43,54,62,21,66,32,78,36,76,39);
02.function getpao($arr)
03.{
04.$len=count($arr);
05.//設置一個空數組 用來接收冒出來的泡
06.//該層循環控制 需要冒泡的輪數
07.for($i=1;$i<$len;$i++)
08.{ //該層循環用來控制每輪 冒出一個數 需要比較的次數
09.for($k=0;$k<$len-$i;$k++)
10.{
11.if($arr[$k]>$arr[$k+1])
12.{
13.$tmp=$arr[$k+1];
14.$arr[$k+1]=$arr[$k];
15.$arr[$k]=$tmp;
16.}
17.}
18.}
19.return $arr;
20.}
2. 選擇排序法:
選擇排序法思路: 每次選擇一個相應的元素,然後將其放到指定的位置
view sourceprint?
01.function select_sort($arr) {
02.//實現思路 雙重循環完成,外層控制輪數,當前的最小值。內層 控制的比較次數
03.//$i 當前最小值的位置, 需要參與比較的元素
04.for($i=0, $len=count($arr); $i<$len-1; $i++) {
05.//先假設最小的值的位置
06.$p = $i;
07.//$j 當前都需要和哪些元素比較,$i 後邊的。
08.for($j=$i+1; $j<$len; $j++) {
09.//$arr[$p] 是 當前已知的最小值
10.if($arr[$p] > $arr[$j]) {
11.//比較,發現更小的,記錄下最小值的位置;並且在下次比較時,
12.// 應該採用已知的最小值進行比較。
13.$p = $j;
14.}
15.}
16.//已經確定了當前的最小值的位置,保存到$p中。
17.//如果發現 最小值的位置與當前假設的位置$i不同,則位置互換即可
18.if($p != $i) {
19.$tmp = $arr[$p];
20.$arr[$p] = $arr[$i];
21.$arr[$i] = $tmp;
22.}
23.}
24.//返回最終結果
25.return $arr;
26.}
3.插入排序法
插入排序法思路:將要排序的元素插入到已經 假定排序號的數組的指定位置。
view sourceprint?
01.function insert_sort($arr) {
02.//區分 哪部分是已經排序好的
03.//哪部分是沒有排序的
04.//找到其中一個需要排序的元素
05.//這個元素 就是從第二個元素開始,到最後一個元素都是這個需要排序的元素
06.//利用循環就可以標志出來
07.//i循環控制 每次需要插入的元素,一旦需要插入的元素控制好了,
08.//間接已經將數組分成了2部分,下標小於當前的(左邊的),是排序好的序列
09.for($i=1, $len=count($arr); $i<$len; $i++) {
10.//獲得當前需要比較的元素值。
11.$tmp = $arr[$i];
12.//內層循環控制 比較 並 插入
13.for($j=$i-1;$j>=0;$j--) {
14.//$arr[$i];//需要插入的元素; $arr[$j];//需要比較的元素
15.if($tmp < $arr[$j]) {
16.//發現插入的元素要小,交換位置
17.//將後邊的元素與前面的元素互換
18.$arr[$j+1] = $arr[$j];
19.//將前面的數設置為 當前需要交換的數
20.$arr[$j] = $tmp;
21.} else {
22.//如果碰到不需要移動的元素
23.//由於是已經排序好是數組,則前面的就不需要再次比較了。
24.break;
25.}
26.}
27.}
28.//將這個元素 插入到已經排序好的序列內。
29.//返回
30.return $arr;
31.}
4.快速排序法
view sourceprint?
01.function quick_sort($arr) {
02.//先判斷是否需要繼續進行
03.$length = count($arr);
04.if($length <= 1) {
05.return $arr;
06.}
07.//如果沒有返回,說明數組內的元素個數 多餘1個,需要排序
08.//選擇一個標尺
09.//選擇第一個元素
10.$base_num = $arr[0];
11.//遍歷 除了標尺外的所有元素,按照大小關系放入兩個數組內
12.//初始化兩個數組
13.$left_array = array();//小於標尺的
14.$right_array = array();//大於標尺的
15.for($i=1; $i<$length; $i++) {
16.if($base_num > $arr[$i]) {
17.//放入左邊數組
18.$left_array[] = $arr[$i];
19.} else {
20.//放入右邊
21.$right_array[] = $arr[$i];
22.}
23.}
24.//再分別對 左邊 和 右邊的數組進行相同的排序處理方式
25.//遞歸調用這個函數,並記錄結果
26.$left_array = quick_sort($left_array);
27.$right_array = quick_sort($right_array);
28.//合並左邊 標尺 右邊
29.return array_merge($left_array, array($base_num), $right_array);
30.}
5. c++排序演算法相關問題
排序演算法是一種基本並且常用的演算法。由於實際工作中處理的數量巨大,所以排序演算法對演算法本身的速度要求很高。
而一般我們所謂的演算法的性能主要是指演算法的復雜度,一般用O方法來表示。在後面我將給出詳細的說明。
對於排序的演算法我想先做一點簡單的介紹,也是給這篇文章理一個提綱。
我將按照演算法的復雜度,從簡單到難來分析演算法。
第一部分是簡單排序演算法,後面你將看到他們的共同點是演算法復雜度為O(N*N)(因為沒有使用word,所以無法打出上標和下標)。
第二部分是高級排序演算法,復雜度為O(Log2(N))。這里我們只介紹一種演算法。另外還有幾種演算法因為涉及樹與堆的概念,所以這里不於討論。
第三部分類似動腦筋。這里的兩種演算法並不是最好的(甚至有最慢的),但是演算法本身比較奇特,值得參考(編程的角度)。同時也可以讓我們從另外的角度來認識這個問題。
第四部分是我送給大家的一個餐後的甜點——一個基於模板的通用快速排序。由於是模板函數可以對任何數據類型排序(抱歉,裡面使用了一些論壇專家的呢稱)。
現在,讓我們開始吧:
一、簡單排序演算法
由於程序比較簡單,所以沒有加什麼注釋。所有的程序都給出了完整的運行代碼,並在我的VC環境
下運行通過。因為沒有涉及MFC和WINDOWS的內容,所以在BORLAND C++的平台上應該也不會有什麼
問題的。在代碼的後面給出了運行過程示意,希望對理解有幫助。
1.冒泡法:
這是最原始,也是眾所周知的最慢的演算法了。他的名字的由來因為它的工作看來象是冒泡:
#include <iostream.h>
void BubbleSort(int* pData,int Count)
{
int iTemp;
for(int i=1;i<Count;i++)
{
for(int j=Count-1;j>=i;j--)
{
if(pData[j]<pData[j-1])
{
iTemp = pData[j-1];
pData[j-1] = pData[j];
pData[j] = iTemp;
}
}
}
}
void main()
{
int data[] = {10,9,8,7,6,5,4};
BubbleSort(data,7);
for (int i=0;i<7;i++)
cout<<data[i]<<" ";
cout<<"\n";
}
倒序(最糟情況)
第一輪:10,9,8,7->10,9,7,8->10,7,9,8->7,10,9,8(交換3次)
第二輪:7,10,9,8->7,10,8,9->7,8,10,9(交換2次)
第一輪:7,8,10,9->7,8,9,10(交換1次)
循環次數:6次
交換次數:6次
其他:
第一輪:8,10,7,9->8,10,7,9->8,7,10,9->7,8,10,9(交換2次)
第二輪:7,8,10,9->7,8,10,9->7,8,10,9(交換0次)
第一輪:7,8,10,9->7,8,9,10(交換1次)
循環次數:6次
交換次數:3次
上面我們給出了程序段,現在我們分析它:這里,影響我們演算法性能的主要部分是循環和交換,
顯然,次數越多,性能就越差。從上面的程序我們可以看出循環的次數是固定的,為1+2+...+n-1。
寫成公式就是1/2*(n-1)*n。
現在注意,我們給出O方法的定義:
若存在一常量K和起點n0,使當n>=n0時,有f(n)<=K*g(n),則f(n) = O(g(n))。(呵呵,不要說沒
學好數學呀,對於編程數學是非常重要的!!!)
現在我們來看1/2*(n-1)*n,當K=1/2,n0=1,g(n)=n*n時,1/2*(n-1)*n<=1/2*n*n=K*g(n)。所以f(n)
=O(g(n))=O(n*n)。所以我們程序循環的復雜度為O(n*n)。
再看交換。從程序後面所跟的表可以看到,兩種情況的循環相同,交換不同。其實交換本身同數據源的有序程度有極大的關系,當數據處於倒序的情況時,交換次數同循環一樣(每次循環判斷都會交換),復雜度為O(n*n)。當數據為正序,將不會有交換。復雜度為O(0)。亂序時處於中間狀態。正是由於這樣的原因,我們通常都是通過循環次數來對比演算法。
2.交換法:
交換法的程序最清晰簡單,每次用當前的元素一一的同其後的元素比較並交換。
#include <iostream.h>
void ExchangeSort(int* pData,int Count)
{
int iTemp;
for(int i=0;i<Count-1;i++)
{
for(int j=i+1;j<Count;j++)
{
if(pData[j]<pData[i])
{
iTemp = pData[i];
pData[i] = pData[j];
pData[j] = iTemp;
}
}
}
}
void main()
{
int data[] = {10,9,8,7,6,5,4};
ExchangeSort(data,7);
for (int i=0;i<7;i++)
cout<<data[i]<<" ";
cout<<"\n";
}
倒序(最糟情況)
第一輪:10,9,8,7->9,10,8,7->8,10,9,7->7,10,9,8(交換3次)
第二輪:7,10,9,8->7,9,10,8->7,8,10,9(交換2次)
第一輪:7,8,10,9->7,8,9,10(交換1次)
循環次數:6次
交換次數:6次
其他:
第一輪:8,10,7,9->8,10,7,9->7,10,8,9->7,10,8,9(交換1次)
第二輪:7,10,8,9->7,8,10,9->7,8,10,9(交換1次)
第一輪:7,8,10,9->7,8,9,10(交換1次)
循環次數:6次
交換次數:3次
從運行的表格來看,交換幾乎和冒泡一樣糟。事實確實如此。循環次數和冒泡一樣也是1/2*(n-1)*n,所以演算法的復雜度仍然是O(n*n)。由於我們無法給出所有的情況,所以只能直接告訴大家他們在交換上面也是一樣的糟糕(在某些情況下稍好,在某些情況下稍差)。
3.選擇法:
現在我們終於可以看到一點希望:選擇法,這種方法提高了一點性能(某些情況下)這種方法類似我們人為的排序習慣:從數據中選擇最小的同第一個值交換,在從省下的部分中選擇最小的與第二個交換,這樣往復下去。
#include <iostream.h>
void SelectSort(int* pData,int Count)
{
int iTemp;
int iPos;
for(int i=0;i<Count-1;i++)
{
iTemp = pData[i];
iPos = i;
for(int j=i+1;j<Count;j++)
{
if(pData[j]<iTemp)
{
iTemp = pData[j];
iPos = j;
}
}
pData[iPos] = pData[i];
pData[i] = iTemp;
}
}
void main()
{
int data[] = {10,9,8,7,6,5,4};
SelectSort(data,7);
for (int i=0;i<7;i++)
cout<<data[i]<<" ";
cout<<"\n";
}
倒序(最糟情況)
第一輪:10,9,8,7->(iTemp=9)10,9,8,7->(iTemp=8)10,9,8,7->(iTemp=7)7,9,8,10(交換1次)
第二輪:7,9,8,10->7,9,8,10(iTemp=8)->(iTemp=8)7,8,9,10(交換1次)
第一輪:7,8,9,10->(iTemp=9)7,8,9,10(交換0次)
循環次數:6次
交換次數:2次
其他:
第一輪:8,10,7,9->(iTemp=8)8,10,7,9->(iTemp=7)8,10,7,9->(iTemp=7)7,10,8,9(交換1次)
第二輪:7,10,8,9->(iTemp=8)7,10,8,9->(iTemp=8)7,8,10,9(交換1次)
第一輪:7,8,10,9->(iTemp=9)7,8,9,10(交換1次)
循環次數:6次
交換次數:3次
遺憾的是演算法需要的循環次數依然是1/2*(n-1)*n。所以演算法復雜度為O(n*n)。
我們來看他的交換。由於每次外層循環只產生一次交換(只有一個最小值)。所以f(n)<=n
所以我們有f(n)=O(n)。所以,在數據較亂的時候,可以減少一定的交換次數。
4.插入法:
插入法較為復雜,它的基本工作原理是抽出牌,在前面的牌中尋找相應的位置插入,然後繼續下一張
#include <iostream.h>
void InsertSort(int* pData,int Count)
{
int iTemp;
int iPos;
for(int i=1;i<Count;i++)
{
iTemp = pData[i];
iPos = i-1;
while((iPos>=0) && (iTemp<pData[iPos]))
{
pData[iPos+1] = pData[iPos];
iPos--;
}
pData[iPos+1] = iTemp;
}
}
void main()
{
int data[] = {10,9,8,7,6,5,4};
InsertSort(data,7);
for (int i=0;i<7;i++)
cout<<data[i]<<" ";
cout<<"\n";
}
倒序(最糟情況)
第一輪:10,9,8,7->9,10,8,7(交換1次)(循環1次)
第二輪:9,10,8,7->8,9,10,7(交換1次)(循環2次)
第一輪:8,9,10,7->7,8,9,10(交換1次)(循環3次)
循環次數:6次
交換次數:3次
其他:
第一輪:8,10,7,9->8,10,7,9(交換0次)(循環1次)
第二輪:8,10,7,9->7,8,10,9(交換1次)(循環2次)
第一輪:7,8,10,9->7,8,9,10(交換1次)(循環1次)
循環次數:4次
交換次數:2次
上面結尾的行為分析事實上造成了一種假象,讓我們認為這種演算法是簡單演算法中最好的,其實不是,
因為其循環次數雖然並不固定,我們仍可以使用O方法。從上面的結果可以看出,循環的次數f(n)<=
1/2*n*(n-1)<=1/2*n*n。所以其復雜度仍為O(n*n)(這里說明一下,其實如果不是為了展示這些簡單
排序的不同,交換次數仍然可以這樣推導)。現在看交換,從外觀上看,交換次數是O(n)(推導類似
選擇法),但我們每次要進行與內層循環相同次數的『=』操作。正常的一次交換我們需要三次『=』
而這里顯然多了一些,所以我們浪費了時間。
最終,我個人認為,在簡單排序演算法中,選擇法是最好的。
二、高級排序演算法:
高級排序演算法中我們將只介紹這一種,同時也是目前我所知道(我看過的資料中)的最快的。
它的工作看起來仍然象一個二叉樹。首先我們選擇一個中間值middle程序中我們使用數組中間值,然後
把比它小的放在左邊,大的放在右邊(具體的實現是從兩邊找,找到一對後交換)。然後對兩邊分別使
用這個過程(最容易的方法——遞歸)。
1.快速排序:
#include <iostream.h>
void run(int* pData,int left,int right)
{
int i,j;
int middle,iTemp;
i = left;
j = right;
middle = pData[(left+right)/2]; //求中間值
do{
while((pData[i]<middle) && (i<right))//從左掃描大於中值的數
i++;
while((pData[j]>middle) && (j>left))//從右掃描大於中值的數
j--;
if(i<=j)//找到了一對值
{
//交換
iTemp = pData[i];
pData[i] = pData[j];
pData[j] = iTemp;
i++;
j--;
}
}while(i<=j);//如果兩邊掃描的下標交錯,就停止(完成一次)
//當左邊部分有值(left<j),遞歸左半邊
if(left<j)
run(pData,left,j);
//當右邊部分有值(right>i),遞歸右半邊
if(right>i)
run(pData,i,right);
}
void QuickSort(int* pData,int Count)
{
run(pData,0,Count-1);
}
void main()
{
int data[] = {10,9,8,7,6,5,4};
QuickSort(data,7);
for (int i=0;i<7;i++)
cout<<data[i]<<" ";
cout<<"\n";
}
這里我沒有給出行為的分析,因為這個很簡單,我們直接來分析演算法:首先我們考慮最理想的情況
1.數組的大小是2的冪,這樣分下去始終可以被2整除。假設為2的k次方,即k=log2(n)。
2.每次我們選擇的值剛好是中間值,這樣,數組才可以被等分。
第一層遞歸,循環n次,第二層循環2*(n/2)......
所以共有n+2(n/2)+4(n/4)+...+n*(n/n) = n+n+n+...+n=k*n=log2(n)*n
所以演算法復雜度為O(log2(n)*n)
其他的情況只會比這種情況差,最差的情況是每次選擇到的middle都是最小值或最大值,那麼他將變
成交換法(由於使用了遞歸,情況更糟)。但是你認為這種情況發生的幾率有多大??呵呵,你完全
不必擔心這個問題。實踐證明,大多數的情況,快速排序總是最好的。
如果你擔心這個問題,你可以使用堆排序,這是一種穩定的O(log2(n)*n)演算法,但是通常情況下速度要慢於快速排序(因為要重組堆)。
三、其他排序
1.雙向冒泡:
通常的冒泡是單向的,而這里是雙向的,也就是說還要進行反向的工作。
代碼看起來復雜,仔細理一下就明白了,是一個來回震盪的方式。
寫這段代碼的作者認為這樣可以在冒泡的基礎上減少一些交換(我不這么認為,也許我錯了)。
反正我認為這是一段有趣的代碼,值得一看。
#include <iostream.h>
void Bubble2Sort(int* pData,int Count)
{
int iTemp;
int left = 1;
int right =Count -1;
int t;
do
{
//正向的部分
for(int i=right;i>=left;i--)
{
if(pData[i]<pData[i-1])
{
iTemp = pData[i];
pData[i] = pData[i-1];
pData[i-1] = iTemp;
t = i;
}
}
left = t+1;
//反向的部分
for(i=left;i<right+1;i++)
{
if(pData[i]<pData[i-1])
{
iTemp = pData[i];
pData[i] = pData[i-1];
pData[i-1] = iTemp;
t = i;
}
}
right = t-1;
}while(left<=right);
}
void main()
{
int data[] = {10,9,8,7,6,5,4};
Bubble2Sort(data,7);
for (int i=0;i<7;i++)
cout<<data[i]<<" ";
cout<<"\n";
}
2.SHELL排序
這個排序非常復雜,看了程序就知道了。
首先需要一個遞減的步長,這里我們使用的是9、5、3、1(最後的步長必須是1)。
工作原理是首先對相隔9-1個元素的所有內容排序,然後再使用同樣的方法對相隔5-1個元素的排序
以次類推。
#include <iostream.h>
void ShellSort(int* pData,int Count)
{
int step[4];
step[0] = 9;
step[1] = 5;
step[2] = 3;
step[3] = 1;
int iTemp;
int k,s,w;
for(int i=0;i<4;i++)
{
k = step[i];
s = -k;
for(int j=k;j<Count;j++)
{
iTemp = pData[j];
w = j-k;//求上step個元素的下標
if(s ==0)
{
s = -k;
s++;
pData[s] = iTemp;
}
while((iTemp<pData[w]) && (w>=0) && (w<=Count))
{
pData[w+k] = pData[w];
w = w-k;
}
pData[w+k] = iTemp;
}
}
}
void main()
{
int data[] = {10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,-10,-1};
ShellSort(data,12);
for (int i=0;i<12;i++)
cout<<data[i]<<" ";
cout<<"\n";
}
呵呵,程序看起來有些頭疼。不過也不是很難,把s==0的塊去掉就輕松多了,這里是避免使用0
步長造成程序異常而寫的代碼。這個代碼我認為很值得一看。
這個演算法的得名是因為其發明者的名字D.L.SHELL。依照參考資料上的說法:「由於復雜的數學原因
避免使用2的冪次步長,它能降低演算法效率。」另外演算法的復雜度為n的1.2次冪。同樣因為非常復雜並
「超出本書討論范圍」的原因(我也不知道過程),我們只有結果了。
四、基於模板的通用排序:
這個程序我想就沒有分析的必要了,大家看一下就可以了。不明白可以在論壇上問。
MyData.h文件
///////////////////////////////////////////////////////
class CMyData
{
public:
CMyData(int Index,char* strData);
CMyData();
virtual ~CMyData();
int m_iIndex;
int GetDataSize(){ return m_iDataSize; };
const char* GetData(){ return m_strDatamember; };
//這里重載了操作符:
CMyData& operator =(CMyData &SrcData);
bool operator <(CMyData& data );
bool operator >(CMyData& data );
private:
char* m_strDatamember;
int m_iDataSize;
};
////////////////////////////////////////////////////////
MyData.cpp文件
////////////////////////////////////////////////////////
CMyData::CMyData():
m_iIndex(0),
m_iDataSize(0),
m_strDatamember(NULL)
{
}
CMyData::~CMyData()
{
if(m_strDatamember != NULL)
delete[] m_strDatamember;
m_strDatamember = NULL;
}
CMyData::CMyData(int Index,char* strData):
m_iIndex(Index),
m_iDataSize(0),
m_strDatamember(NULL)
{
m_iDataSize = strlen(strData);
m_strDatamember = new char[m_iDataSize+1];
strcpy(m_strDatamember,strData);
}
CMyData& CMyData::operator =(CMyData &SrcData)
{
m_iIndex = SrcData.m_iIndex;
m_iDataSize = SrcData.GetDataSize();
m_strDatamember = new char[m_iDataSize+1];
strcpy(m_strDatamember,SrcData.GetData());
return *this;
}
bool CMyData::operator <(CMyData& data )
{
return m_iIndex<data.m_iIndex;
}
bool CMyData::operator >(CMyData& data )
{
return m_iIndex>data.m_iIndex;
}
///////////////////////////////////////////////////////////
//////////////////////////////////////////////////////////
//主程序部分
#include <iostream.h>
#include "MyData.h"
template <class T>
void run(T* pData,int left,int right)
{
int i,j;
T middle,iTemp;
i = left;
j = right;
//下面的比較都調用我們重載的操作符函數
middle = pData[(left+right)/2]; //求中間值
do{
while((pData[i]<middle) && (i<right))//從左掃描大於中值的數
i++;
while((pData[j]>middle) && (j>left))//從右掃描大於中值的數
j--;
if(i<=j)//找到了一對值
{
//交換
iTemp = pData[i];
pData[i] = pData[j];
pData[j] = iTemp;
i++;
j--;
}
}while(i<=j);//如果兩邊掃描的下標交錯,就停止(完成一次)
//當左邊部分有值(left<j),遞歸左半邊
if(left<j)
run(pData,left,j);
//當右邊部分有值(right>i),遞歸右半邊
if(right>i)
run(pData,i,right);
}
template <class T>
void QuickSort(T* pData,int Count)
{
run(pData,0,Count-1);
}
void main()
{
CMyData data[] = {
CMyData(8,"xulion"),
CMyData(7,"sanzoo"),
CMyData(6,"wangjun"),
CMyData(5,"VCKBASE"),
CMyData(4,"jacky2000"),
CMyData(3,"cwally"),
CMyData(2,"VCUSER"),
CMyData(1,"isdong")
};
QuickSort(data,8);
for (int i=0;i<8;i++)
cout<<data[i].m_iIndex<<" "<<data[i].GetData()<<"\n";
cout<<"\n";
}
6. 求關於各種排序的總結
http://www.bluffton.e/~nesterd/java/SortingDemo.html
這里列出了多個演算法的比較, 你可仔細看一看。
如果你對這些很感興趣建議你看一看<<數據結構與演算法分析>>這本書
7. 關於數據結構排序演算法的問題
選擇排序
插入排序:每次比較後最多移掉一個逆序,因此與冒泡排序的效率相同。但它在速度上還是要高點,這是因為在冒泡排序下是進行值交換,而在插入排序下是值移動,所以直接插入排序將要優於冒泡排序。直接插入法也是一種對數據的有序性非常敏感的一種演算法。在有序情況下只需要經過n-1次比較,在最壞情況下,將需要n(n-1)/2次比較。
選擇排序:簡單的選擇排序,它的比較次數一定:n(n-1)/2。也因此無論在序列何種情況下,它都不會有優秀的表現(從上100K的正序和反序數
據可以發現它耗時相差不多,相差的只是數據移動時間),可見對數據的有序性不敏感。它雖然比較次數多,但它的數據交換量卻很少。所以我們將發現它在一般情
況下將快於冒泡排序。
冒泡排序:在最優情況下只需要經過n-1次比較即可得出結果,(這個最優情況那就是序列己是正序,從100K的正序結果可以看出結果正是如此),但在最壞情況下,即倒序(或一個較小值在最後),下沉演算法將需要n(n-1)/2次比較。所以一般情況下,特別是在逆序時,它很不理想。它是對數據有序性非常敏感的排序演算法。
堆排序:由於它在直接選擇排序的基礎上利用了比較結果形成。效率提高很大。它完成排序的總比較次數為O(nlog2n)。它是對數據的有序性不敏感的一種演算法。但堆排序將需要做兩個步驟:-是建堆,二是排序(調整堆)。所以一般在小規模的序列中不合適,但對於較大的序列,將表現出優越的性能。
基數排序:在程序中採用的是以數值的十進制位分解,然後對空間採用一次性分配,因此它需要較多的輔助空間(10*n+10), (但我們可以進行其它分解,如以一個位元組分解,空間採用鏈表將只需輔助空間n+256)。基數排序的時間是線性的(即O(n))。由此可見,基數排序非常吸引人,但它也不是就地排序,若節點數據量大時宜改為索引排序。但基數排序有個前提,要關鍵字能象整型、字元串這樣能分解,若是浮點型那就不行了。
8. 排序演算法的復雜度
由於程序比較簡單,所以沒有加什麼注釋。所有的程序都給出了完整的運行代碼,並在我的VC環境
下運行通過。因為沒有涉及MFC和WINDOWS的內容,所以在BORLAND C++的平台上應該也不會有什麼
問題的。在代碼的後面給出了運行過程示意,希望對理解有幫助。 這是最原始,也是眾所周知的最慢的演算法了。他的名字的由來因為它的工作看來象是冒泡: #include<iostream>usingnamespacestd;voidBubbleSort(int*pData,intCount){intiTemp;for(inti=0;i<Count;i++){for(intj=Count-1;j>i;j--){if(pData[j]<pData[j-1]){iTemp=pData[j-1];pData[j-1]=pData[j];pData[j]=iTemp;}}}}voidmain(){intdata[7]={10,9,8,7,6,5,4};BubbleSort(data,7);for(inti=0;i<7;i++){cout<<data[i]<<;}cout<<endl;system(PAUSE);}倒序(最糟情況)
第一輪:10,9,8,7->10,9,7,8->10,7,9,8->7,10,9,8(交換3次)
第二輪:7,10,9,8->7,10,8,9->7,8,10,9(交換2次)
第一輪:7,8,10,9->7,8,9,10(交換1次)
循環次數:6次
交換次數:6次
其他:
第一輪:8,10,7,9->8,10,7,9->8,7,10,9->7,8,10,9(交換2次)
第二輪:7,8,10,9->7,8,9,10->7,8,10,9(交換1次)
(這是原撰寫人的--7,8,10,9->7,8,10,9->7,8,10,9(交換0次),第二輪應該是這樣的)
第三輪:7,8,9,10->7,8,9,10(交換1次)
循環次數:6次
交換次數:3次
上面我們給出了程序段,現在我們分析它:這里,影響我們演算法性能的主要部分是循環和交換,
顯然,次數越多,性能就越差。從上面的程序我們可以看出循環的次數是固定的,為1+2+...+n-1。
寫成公式就是1/2*(n-1)*n。
現在注意,我們給出O方法的定義:
若存在一常量K和起點n0,使當n>=n0時,有f(n)<=K*g(n),則f(n) = O(g(n))。(呵呵,不要說沒學好數學呀,對於編程數學是非常重要的!!!)
現在我們來看1/2*(n-1)*n,當K=1/2,n0=1,g(n)=n*n時,1/2*(n-1)*n<=1/2*n*n=K*g(n)。所以f(n)
=O(g(n))=O(n*n)。所以我們程序循環的復雜度為O(n*n)。
再看交換。從程序後面所跟的表可以看到,兩種情況的循環相同,交換不同。其實交換本身同數據源的
有序程度有極大的關系,當數據處於倒序的情況時,交換次數同循環一樣(每次循環判斷都會交換),
復雜度為O(n*n)。當數據為正序,將不會有交換。復雜度為O(0)。亂序時處於中間狀態。正是由於這樣的
原因,我們通常都是通過循環次數來對比演算法。 交換法的程序最清晰簡單,每次用當前的元素一一的同其後的元素比較並交換。 #include<iostream.h>voidExchangeSort(int*pData,intCount){intiTemp;for(inti=0;i<Count-1;i++){//共(count-1)輪,每輪得到一個最小值for(intj=i+1;j<Count;j++){//每次從剩下的數字中尋找最小值,於當前最小值相比,如果小則交換if(pData[j]<pData[i]){iTemp=pData[i];pData[i]=pData[j];pData[j]=iTemp;}}}}voidmain(){intdata[]={10,9,8,7,6,5,4};ExchangeSort(data,sizeof(data)/sizeof(int));for(inti=0;i<sizeof(data)/sizeof(int);i++){cout<<data[i]<<;}cout<<endl;system(PAUSE);}第一輪: 9,10,8,7->8,10,9,7->7,10,9,8(交換3次)
第二輪:7,10,9,8->7,9,10,8->7,8,10,9(交換2次)
第一輪:7,8,10,9->7,8,9,10(交換1次)
循環次數:6次
交換次數:6次
其他:
第一輪:8,10,7,9->8,10,7,9->7,10,8,9->7,10,8,9(交換1次)
第二輪:7,10,8,9->7,8,10,9->7,8,10,9(交換1次)
第一輪:7,8,10,9->7,8,9,10(交換1次)
循環次數:6次
交換次數:3次
從運行的表格來看,交換幾乎和冒泡一樣糟。事實確實如此。循環次數和冒泡一樣
也是1/2*(n-1)*n,所以演算法的復雜度仍然是O(n*n)。由於我們無法給出所有的情況,所以
只能直接告訴大家他們在交換上面也是一樣的糟糕(在某些情況下稍好,在某些情況下稍差)。 現在我們終於可以看到一點希望:選擇法,這種方法提高了一點性能(某些情況下)
這種方法類似我們人為的排序習慣:從數據中選擇最小的同第一個值交換,在從剩下的部分中
選擇最小的與第二個交換,這樣往復下去。 #include<iostream.h>voidSelectSort(int*pData,intCount){intiTemp;intiPos;for(inti=0;i<Count-1;i++){iTemp=pData[i];iPos=i;for(intj=i+1;j<Count;j++){if(pData[j]<iTemp){iTemp=pData[j];iPos=j;}}pData[iPos]=pData[i];pData[i]=iTemp;}}voidmain(){intdata[]={10,9,8,7,6,5,4};SelectSort(data,7);for(inti=0;i<7;i++)cout<<data[i]<<;cout<<
;}倒序(最糟情況)
第一輪:10,9,8,7->(iTemp=9)10,9,8,7->(iTemp=8)10,9,8,7->(iTemp=7)7,9,8,10(交換1次)
第二輪:7,9,8,10->7,9,8,10(iTemp=8)->(iTemp=8)7,8,9,10(交換1次)
第一輪:7,8,9,10->(iTemp=9)7,8,9,10(交換0次)
循環次數:6次
交換次數:2次
其他:
第一輪:8,10,7,9->(iTemp=8)8,10,7,9->(iTemp=7)8,10,7,9->(iTemp=7)7,10,8,9(交換1次)
第二輪:7,10,8,9->(iTemp=8)7,10,8,9->(iTemp=8)7,8,10,9(交換1次)
第一輪:7,8,10,9->(iTemp=9)7,8,9,10(交換1次)
循環次數:6次
交換次數:3次
遺憾的是演算法需要的循環次數依然是1/2*(n-1)*n。所以演算法復雜度為O(n*n)。
我們來看他的交換。由於每次外層循環只產生一次交換(只有一個最小值)。所以f(n)<=n
所以我們有f(n)=O(n)。所以,在數據較亂的時候,可以減少一定的交換次數。 插入法較為復雜,它的基本工作原理是抽出牌,在前面的牌中尋找相應的位置插入,然後繼續下一張 #include<iostream.h>voidInsertSort(int*pData,intCount){intiTemp;intiPos;for(inti=1;i<Count;i++){iTemp=pData[i];//保存要插入的數iPos=i-1;//被插入的數組數字個數while((iPos>=0)&&(iTemp<pData[iPos])){//從最後一個(最大數字)開始對比,大於它的數字往後移位pData[iPos+1]=pData[iPos];iPos--;}pData[iPos+1]=iTemp;//插入數字的位置}}voidmain(){intdata[]={10,9,8,7,6,5,4};InsertSort(data,7);for(inti=0;i<7;i++)cout<<data<<;cout<<
;}其他:
第一輪:8,10,7,9->8,10,7,9(交換0次)(循環1次)
第二輪:9,10,8,7->8,9,10,7(交換1次)(循環2次)
第一輪:8,9,10,7->7,8,9,10(交換1次)(循環3次)
循環次數:6次
交換次數:3次
其他:
第一輪:8,10,7,9->8,10,7,9(交換0次)(循環1次)
第二輪:8,10,7,9->7,8,10,9(交換1次)(循環2次)
第一輪:7,8,10,9->7,8,9,10(交換1次)(循環1次)
循環次數:4次
交換次數:2次
上面結尾的行為分析事實上造成了一種假象,讓我們認為這種演算法是簡單演算法中最好的,其實不是,
因為其循環次數雖然並不固定,我們仍可以使用O方法。從上面的結果可以看出,循環的次數f(n)<=
1/2*n*(n-1)<=1/2*n*n。所以其復雜度仍為O(n*n)(這里說明一下,其實如果不是為了展示這些簡單
排序的不同,交換次數仍然可以這樣推導)。現在看交換,從外觀上看,交換次數是O(n)(推導類似
選擇法),但我們每次要進行與內層循環相同次數的『=』操作。正常的一次交換我們需要三次『=』
而這里顯然多了一些,所以我們浪費了時間。
最終,我個人認為,在簡單排序演算法中,選擇法是最好的。 高級排序演算法中我們將只介紹這一種,同時也是目前我所知道(我看過的資料中)的最快的。
它的工作看起來仍然象一個二叉樹。首先我們選擇一個中間值middle程序中我們使用數組中間值,然後
把比它小的放在左邊,大的放在右邊(具體的實現是從兩邊找,找到一對後交換)。然後對兩邊分別使
用這個過程(最容易的方法——遞歸)。
1.快速排序://這段代碼編譯可以通過,一運行就出錯,內部的細節有些問題,我還沒找到解決方法。 #include<iostream.h>voidrun(int*pData,intleft,intright){inti,j;intmiddle,iTemp;i=left;j=right;middle=pData[left];do{while((pData[i]<middle)&&(i<right))//從左掃描大於中值的數i++;while((pData[j]>middle)&&(j>left))//從右掃描大於中值的數j--;if(i<=j)//找到了一對值{//交換iTemp=pData[i];pData[i]=pData[j];pData[j]=iTemp;i++;j--;}}while(i<=j);//如果兩邊掃描的下標交錯,就停止(完成一次)//當左邊部分有值(left<j),遞歸左半邊if(left<j)run(pData,left,j);//當右邊部分有值(right>i),遞歸右半邊if(right>i)run(pData,i,right);}voidQuickSort(int*pData,intCount){run(pData,0,Count-1);}voidmain(){intdata[]={10,9,8,7,6,5,4};QuickSort(data,7);for(inti=0;i<7;i++)cout<<data[i]<<;//原作者此處代碼有誤,輸出因為date[i],date數組名輸出的是地址cout<<
;}這里我沒有給出行為的分析,因為這個很簡單,我們直接來分析演算法:首先我們考慮最理想的情況
1.數組的大小是2的冪,這樣分下去始終可以被2整除。假設為2的k次方,即k=log2(n)。
2.每次我們選擇的值剛好是中間值,這樣,數組才可以被等分。
第一層遞歸,循環n次,第二層循環2*(n/2)......
所以共有n+2(n/2)+4(n/4)+...+n*(n/n) = n+n+n+...+n=k*n=log2(n)*n
所以演算法復雜度為O(log2(n)*n)
其他的情況只會比這種情況差,最差的情況是每次選擇到的middle都是最小值或最大值,那麼他將變
成交換法(由於使用了遞歸,情況更糟)。但是你認為這種情況發生的幾率有多大??呵呵,你完全
不必擔心這個問題。實踐證明,大多數的情況,快速排序總是最好的。
如果你擔心這個問題,你可以使用堆排序,這是一種不穩定的O(log2(n)*n)演算法,但是通常情況下速度要慢
於快速排序(因為要重組堆)。 雙向冒泡
通常的冒泡是單向的,而這里是雙向的,也就是說還要進行反向的工作。 #include<iostream.h>inlinevoidexchange(int*a,int*b){inttemp;temp=*a;*a=*b;*b=temp;}voidbubblesort(int*array,intnum){inti,j,k,flag=0;for(i=0;i<num;i++){printf(%d,array[i]);}printf(
);for(i=0;i<num;i++){//所有數的個數為num個flag=0;for(j=i;j<num-i-1;j++){//每循環一次最底端的數的順序都會排好,所以初始時j=i;if(array[j]>array[j+1]){exchange(&array[j],&array[j+1]);flag=1;}}for(k=num-1-i-1;k>i;k--){//每循環一次最頂端的數據的順序也會排好,所以初始時k=num-i-2if(array[k]<array[k-1]){exchange(&array[k],&array[k-1]);flag=1;}}if(flag==0){//如果flag未發生改變則說明未發生數據交換,則排序完成return;}}}voidmain(){intdata[]={10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,-10,-1};bubblesort(data,12);for(inti=0;i<12;i++)cout<<data<<;cout<<
;} 這個程序我想就沒有分析的必要了,大家看一下就可以了。不明白可以在論壇上問。
MyData.h文件
///////////////////////////////////////////////////////
class CMyData
{
public:
CMyData(int Index,char* strData);
CMyData();
virtual ~CMyData();
int m_iIndex;
int GetDataSize(){ return m_iDataSize; };
const char* GetData(){ return m_strDatamember; };
//這里重載了操作符:
CMyData& operator =(CMyData &SrcData);
bool operator <(CMyData& data );
bool operator >(CMyData& data );
private:
char* m_strDatamember;
int m_iDataSize;
};
////////////////////////////////////////////////////////
MyData.cpp文件
////////////////////////////////////////////////////////
CMyData::CMyData():
m_iIndex(0),
m_iDataSize(0),
m_strDatamember(NULL)
{
}
CMyData::~CMyData()
{
if(m_strDatamember != NULL)
delete[] m_strDatamember;
m_strDatamember = NULL;
}
CMyData::CMyData(int Index,char* strData):
m_iIndex(Index),
m_iDataSize(0),
m_strDatamember(NULL)
{
m_iDataSize = strlen(strData);
m_strDatamember = new char[m_iDataSize+1];
strcpy(m_strDatamember,strData);
}
CMyData& CMyData::operator =(CMyData &SrcData)
{
m_iIndex = SrcData.m_iIndex;
m_iDataSize = SrcData.GetDataSize();
m_strDatamember = new char[m_iDataSize+1];
strcpy(m_strDatamember,SrcData.GetData());
return *this;
}
bool CMyData::operator <(CMyData& data )
{
return m_iIndex<data.m_iIndex;
}
bool CMyData::operator >(CMyData& data )
{
return m_iIndex>data.m_iIndex;
}
///////////////////////////////////////////////////////////
//////////////////////////////////////////////////////////
//主程序部分
#include <iostream.h>
#include MyData.h
template <class T>
void run(T* pData,int left,int right)
{
int i,j;
T middle,iTemp;
i = left;
j = right;
//下面的比較都調用我們重載的操作符函數
middle = pData[(left+right)/2]; //求中間值
do{
while((pData<middle) && (i<right))//從左掃描大於中值的數
i++;
while((pData[j]>middle) && (j>left))//從右掃描大於中值的數
j--;
if(i<=j)//找到了一對值
{
//交換
iTemp = pData;
pData = pData[j];
pData[j] = iTemp;
i++;
j--;
}
}while(i<=j);//如果兩邊掃描的下標交錯,就停止(完成一次)
//當左邊部分有值(left<j),遞歸左半邊
if(left<j)
run(pData,left,j);
//當右邊部分有值(right>i),遞歸右半邊
if(right>i)
run(pData,i,right);
}
template <class T>
void QuickSort(T* pData,int Count)
{
run(pData,0,Count-1);
}
void main()
{
CMyData data[] = {
CMyData(8,xulion),
CMyData(7,sanzoo),
CMyData(6,wangjun),
CMyData(5,VCKBASE),
CMyData(4,jacky2000),
CMyData(3,cwally),
CMyData(2,VCUSER),
CMyData(1,isdong)
};
QuickSort(data,8);
for (int i=0;i<8;i++)
cout<<data.m_iIndex<< <<data.GetData()<<
;
cout<<
;