排序算法复杂度

㈠ 排序算法的时间复杂度

所谓排序，就是使一串记录，按照其中的某个或某些关键字的大小，递增或递减的排列起来的操作。排序算法，就是如何使得记录按照要求排列的方法。排序算法在很多领域得到相当地重视，尤其是在大量数据的处理方面。

一个优秀的算法可以节省大量的资源。在各个领域中考虑到数据的各种限制和规范，要得到一个符合实际的优秀算法，得经过大量的推理和分析。

空间复杂度(Space Complexity)是对一个算法在运行过程中临时占用存储空间大小的量度，记做S(n)=O(f(n))。比如直接插入排序的时间复杂度是O(n^2),空间复杂度是O(1) 。

而一般的递归算法就要有O(n)的空间复杂度了，因为每次递归都要存储返回信息。一个算法的优劣主要从算法的执行时间和所需要占用的存储空间两个方面衡量。

(1)排序算法复杂度扩展阅读：

排序算法经过了很长时间的演变，产生了很多种不同的方法。对于初学者来说，对它们进行整理便于理解记忆显得很重要。每种算法都有它特定的使用场合，很难通用。因此，我们很有必要对所有常见的排序算法进行归纳。

排序大的分类可以分为两种：内排序和外排序。在排序过程中，全部记录存放在内存，则称为内排序，如果排序过程中需要使用外存，则称为外排序。下面讲的排序都是属于内排序。

内排序有可以分为以下几类：

(1)、插入排序：直接插入排序、二分法插入排序、希尔排序。

(2)、选择排序：直接选择排序、堆排序。

(3)、交换排序：冒泡排序、快速排序。

(4)、归并排序

(5)、基数排序

㈡ 快速排序算法复杂度

快速排序算法的平均时间复杂度为O(nlogn)

㈢ 八大排序 时间复杂度

直接插入排序：

最好：待排序已经有序， 从前往后走都不用往里面 插入。 时间复杂度为o(n)

最坏：待排序列是逆序，每一次都要移位插入。 时间复杂度o(n^2)

是稳定排序
2：希尔排序：

最好：缩小增量的插入排序，待排序已经有序。时间复杂度o(n）

一般：平均时间复杂度o(n1.3)，最差也是时间复杂度o(n1.3)

不稳定排序
3：冒泡排序：

最好：待排序已经有序。时间复杂度o(n）

最坏：待排序是逆序。时间复杂度o(n^2）

稳定排序
4：快速排序：

最好：待排序无序。时间复杂度o(nlogn)

最坏: 待排序已经有序，基准定义在开始。 时间复杂度为o(n^2)

不稳定排序
5：直接选择排序：

无论好坏:o(n^2)

稳定排序
6：堆排序：

无论好坏：时间复杂度o(nlogn)

不稳定排序
7：归并排序：
稳定排序
8：基数排序：

无论好坏:o(d(n+r)) ，r为基数，d为位数.

稳定排序

㈣ 排序算法有几种 时间复杂度

排序以及关系

㈤ 所有排序算法的时间复杂度

冒泡排序是这样实现的：

首先将所有待排序的数字放入工作列表中。

从列表的第一个数字到倒数第二个数字，逐个检查：若某一位上的数字大于他的下一位，则将它与它的下一位交换。

重复2号步骤，直至再也不能交换。

冒泡排序的平均时间复杂度与插入排序相同，也是平方级的，但也是非常容易实现的算法。

选择排序

选择排序是这样实现的：

设数组内存放了n个待排数字，数组下标从1开始，到n结束。

i=1

从数组的第i个元素开始到第n个元素，寻找最小的元素。

将上一步找到的最小元素和第i位元素交换。

如果i=n－1算法结束，否则回到第3步

选择排序的平均时间复杂度也是O(n^2)的。

㈥ 冒泡排序算法的时间复杂度是什么

初始状态是正序的，一趟扫描即可完成排序，所需的关键字比较次数和记录移动次数均达到最小值：

冒泡排序就是把小的元素往前调或者把大的元素往后调，比较是相邻的两个元素比较，交换也发生在这两个元素之间。

所以，如果两个元素相等，是不会再交换的；如果两个相等的元素没有相邻，那么即使通过前面的两两交换把两个相邻起来，这时候也不会交换，所以相同元素的前后顺序并没有改变，所以冒泡排序是一种稳定排序算法。

(6)排序算法复杂度扩展阅读：

冒泡排序算法的原理如下：

1、比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。

2、对每一对相邻元素做同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。

3、针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。

4、持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。

㈦ 八大排序时间复杂度

怕时间的复杂程度非常高，因为他们那个序列多，而且那个排列复杂。

㈧ 什么排序的速度（时间复杂度）最快

从时间复杂度看，所有内部排序方法可以分为两类。

1.插入排序 选择排序 起泡排序
其时间复杂度为O(n2)；

2.堆排序 快速排序 归并排序
其时间复杂度为O(nlog2n)。

这是就平均情况而言的，如果从最好的情况考虑，
则插入排序和起泡排序的时间复杂度最好，为O(n)，
而其他算法的最好情况同平均情况大致相同。

如果从最坏的情况考虑，快速排序的时间复杂度为O(n2)，插入排序和起泡排序虽然同平均情况相同，但系数大约增加一倍，运行速度降低一半，而选择排序、堆排序和归并排序则影响不大。

总之，
在平均情况下，快速排序最快；
在最好情况下，插入排序和起泡排序最快；
在最坏情况下，堆排序和归并排序最快。

㈨ 排序算法的复杂度

由于程序比较简单，所以没有加什么注释。所有的程序都给出了完整的运行代码，并在我的VC环境
下运行通过。因为没有涉及MFC和WINDOWS的内容，所以在BORLAND C++的平台上应该也不会有什么
问题的。在代码的后面给出了运行过程示意，希望对理解有帮助。 这是最原始，也是众所周知的最慢的算法了。他的名字的由来因为它的工作看来象是冒泡： #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（最糟情况)
第一轮：10，9，8，7->10，9，7，8->10，7，9，8->7，10，9，8（交换3次)
第二轮：7，10，9，8->7，10，8，9->7，8，10，9（交换2次)
第一轮：7，8，10，9->7，8，9，10（交换1次)
循环次数：6次
交换次数：6次
其他：
第一轮：8，10，7，9->8，10，7，9->8，7，10，9->7，8，10，9（交换2次)
第二轮：7，8，10，9->7，8，9，10->7，8，10，9（交换1次)
（这是原撰写人的--7，8，10，9->7，8，10，9->7，8，10，9（交换0次)，第二轮应该是这样的）
第三轮：7，8，9，10->7，8，9，10（交换1次)
循环次数：6次
交换次数：3次
上面我们给出了程序段，现在我们分析它：这里，影响我们算法性能的主要部分是循环和交换，
显然，次数越多，性能就越差。从上面的程序我们可以看出循环的次数是固定的，为1+2+...+n-1。
写成公式就是1/2*(n-1）*n。
现在注意，我们给出O方法的定义：
若存在一常量K和起点n0，使当n>=n0时，有f(n)<=K*g(n)，则f(n) = O(g(n))。（呵呵，不要说没学好数学呀，对于编程数学是非常重要的！！！）
现在我们来看1/2*(n-1）*n，当K=1/2，n0=1，g(n)=n*n时，1/2*(n-1）*n<=1/2*n*n=K*g(n)。所以f(n)
=O(g(n))=O(n*n)。所以我们程序循环的复杂度为O(n*n)。
再看交换。从程序后面所跟的表可以看到，两种情况的循环相同，交换不同。其实交换本身同数据源的
有序程度有极大的关系，当数据处于倒序的情况时，交换次数同循环一样（每次循环判断都会交换），
复杂度为O(n*n)。当数据为正序，将不会有交换。复杂度为O(0)。乱序时处于中间状态。正是由于这样的
原因，我们通常都是通过循环次数来对比算法。 交换法的程序最清晰简单，每次用当前的元素一一的同其后的元素比较并交换。 #include<iostream.h>voidExchangeSort(int*pData，intCount){intiTemp;for(inti=0;i<Count-1;i++){//共（count-1）轮，每轮得到一个最小值for(intj=i+1;j<Count;j++){//每次从剩下的数字中寻找最小值，于当前最小值相比，如果小则交换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);}第一轮： 9，10，8，7->8，10，9，7->7，10，9，8（交换3次)
第二轮：7，10，9，8->7，9，10，8->7，8，10，9（交换2次)
第一轮：7，8，10，9->7，8，9，10（交换1次)
循环次数：6次
交换次数：6次
其他：
第一轮：8，10，7，9->8，10，7，9->7，10，8，9->7，10，8，9（交换1次)
第二轮：7，10，8，9->7，8，10，9->7，8，10，9（交换1次)
第一轮：7，8，10，9->7，8，9，10（交换1次)
循环次数：6次
交换次数：3次
从运行的表格来看，交换几乎和冒泡一样糟。事实确实如此。循环次数和冒泡一样
也是1/2*(n-1）*n，所以算法的复杂度仍然是O(n*n)。由于我们无法给出所有的情况，所以
只能直接告诉大家他们在交换上面也是一样的糟糕（在某些情况下稍好，在某些情况下稍差）。 现在我们终于可以看到一点希望：选择法，这种方法提高了一点性能（某些情况下）
这种方法类似我们人为的排序习惯：从数据中选择最小的同第一个值交换，在从剩下的部分中
选择最小的与第二个交换，这样往复下去。 #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（最糟情况)
第一轮：10，9，8，7->(iTemp=9）10，9，8，7->(iTemp=8）10，9，8，7->(iTemp=7）7，9，8，10（交换1次)
第二轮：7，9，8，10->7，9，8，10(iTemp=8）->(iTemp=8）7，8，9，10（交换1次)
第一轮：7，8，9，10->(iTemp=9）7，8，9，10（交换0次)
循环次数：6次
交换次数：2次
其他：
第一轮：8，10，7，9->(iTemp=8）8，10，7，9->(iTemp=7）8，10，7，9->(iTemp=7）7，10，8，9（交换1次)
第二轮：7，10，8，9->(iTemp=8）7，10，8，9->(iTemp=8）7，8，10，9（交换1次)
第一轮：7，8，10，9->(iTemp=9）7，8，9，10（交换1次)
循环次数：6次
交换次数：3次
遗憾的是算法需要的循环次数依然是1/2*(n-1）*n。所以算法复杂度为O(n*n)。
我们来看他的交换。由于每次外层循环只产生一次交换（只有一个最小值）。所以f(n)<=n
所以我们有f(n)=O(n)。所以，在数据较乱的时候，可以减少一定的交换次数。 插入法较为复杂，它的基本工作原理是抽出牌，在前面的牌中寻找相应的位置插入，然后继续下一张 #include<iostream.h>voidInsertSort(int*pData，intCount){intiTemp;intiPos;for(inti=1;i<Count;i++){iTemp=pData[i];//保存要插入的数iPos=i-1;//被插入的数组数字个数while((iPos>=0)&&(iTemp<pData[iPos])){//从最后一个（最大数字）开始对比，大于它的数字往后移位pData[iPos+1]=pData[iPos];iPos--;}pData[iPos+1]=iTemp;//插入数字的位置}}voidmain(){intdata[]={10，9，8，7，6，5，4};InsertSort(data，7);for(inti=0;i<7;i++)cout<<data<<;cout<< ;}其他：
第一轮：8，10，7，9->8，10，7，9(交换0次)(循环1次)
第二轮：9，10，8，7->8，9，10，7（交换1次)（循环2次)
第一轮：8，9，10，7->7，8，9，10（交换1次)（循环3次)
循环次数：6次
交换次数：3次
其他：
第一轮：8，10，7，9->8，10，7，9（交换0次)（循环1次)
第二轮：8，10，7，9->7，8，10，9（交换1次)（循环2次)
第一轮：7，8，10，9->7，8，9，10（交换1次)（循环1次)
循环次数：4次
交换次数：2次
上面结尾的行为分析事实上造成了一种假象，让我们认为这种算法是简单算法中最好的，其实不是，
因为其循环次数虽然并不固定，我们仍可以使用O方法。从上面的结果可以看出，循环的次数f(n)<=
1/2*n*(n-1）<=1/2*n*n。所以其复杂度仍为O(n*n)（这里说明一下，其实如果不是为了展示这些简单
排序的不同，交换次数仍然可以这样推导）。现在看交换，从外观上看，交换次数是O(n)（推导类似
选择法），但我们每次要进行与内层循环相同次数的‘=’操作。正常的一次交换我们需要三次‘=’
而这里显然多了一些，所以我们浪费了时间。
最终，我个人认为，在简单排序算法中，选择法是最好的。 高级排序算法中我们将只介绍这一种，同时也是目前我所知道（我看过的资料中）的最快的。
它的工作看起来仍然象一个二叉树。首先我们选择一个中间值middle程序中我们使用数组中间值，然后
把比它小的放在左边，大的放在右边（具体的实现是从两边找，找到一对后交换）。然后对两边分别使
用这个过程（最容易的方法——递归）。
1.快速排序：//这段代码编译可以通过，一运行就出错，内部的细节有些问题，我还没找到解决方法。 #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))//从左扫描大于中值的数i++；while((pData[j]>middle)&&(j>left))//从右扫描大于中值的数j--;if(i<=j)//找到了一对值{//交换iTemp=pData[i];pData[i]=pData[j];pData[j]=iTemp;i++;j--;}}while(i<=j);//如果两边扫描的下标交错，就停止（完成一次）//当左边部分有值（left<j)，递归左半边if(left<j)run(pData，left，j);//当右边部分有值（right>i)，递归右半边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]<<;//原作者此处代码有误，输出因为date[i],date数组名输出的是地址cout<< ;}这里我没有给出行为的分析，因为这个很简单，我们直接来分析算法：首先我们考虑最理想的情况
1.数组的大小是2的幂，这样分下去始终可以被2整除。假设为2的k次方，即k=log2(n)。
2.每次我们选择的值刚好是中间值，这样，数组才可以被等分。
第一层递归，循环n次，第二层循环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
所以算法复杂度为O(log2(n)*n)
其他的情况只会比这种情况差，最差的情况是每次选择到的middle都是最小值或最大值，那么他将变
成交换法（由于使用了递归，情况更糟）。但是你认为这种情况发生的几率有多大？？呵呵，你完全
不必担心这个问题。实践证明，大多数的情况，快速排序总是最好的。
如果你担心这个问题，你可以使用堆排序，这是一种不稳定的O(log2(n)*n)算法，但是通常情况下速度要慢
于快速排序（因为要重组堆）。 双向冒泡
通常的冒泡是单向的，而这里是双向的，也就是说还要进行反向的工作。 #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++){//所有数的个数为num个flag=0;for(j=i;j<num-i-1;j++){//每循环一次最底端的数的顺序都会排好，所以初始时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--){//每循环一次最顶端的数据的顺序也会排好，所以初始时k=num-i-2if(array[k]<array[k-1]){exchange(&array[k],&array[k-1]);flag=1;}}if(flag==0){//如果flag未发生改变则说明未发生数据交换，则排序完成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<< ;} 这个程序我想就没有分析的必要了，大家看一下就可以了。不明白可以在论坛上问。
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; };
//这里重载了操作符：
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;
//下面的比较都调用我们重载的操作符函数
middle = pData[(left+right)/2]; //求中间值
do{
while((pData<middle) && (i<right))//从左扫描大于中值的数
i++；
while((pData[j]>middle) && (j>left))//从右扫描大于中值的数
j--;
if(i<=j)//找到了一对值
{
//交换
iTemp = pData;
pData = pData[j];
pData[j] = iTemp;
i++;
j--;
}
}while(i<=j);//如果两边扫描的下标交错，就停止（完成一次）
//当左边部分有值（left<j)，递归左半边
if(left<j)
run(pData，left，j);
//当右边部分有值（right>i)，递归右半边
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<< ;