内部排序算法比较
Ⅰ 关于排序算法比较的问题
楼上的说法不准确吧,不能说比较和交换的次数不是一个级别的,交换也不是最多只有n次。比如一个逆序的数组进行升序的冒泡排序,交换就远远超过n次。
但是假设比较次数为P(n),交换次数为Q(n),那么因为交换发生在比较之后(基本上排序算法都是这样,楼主可以自己想想),必然有Q(n)<=P(n)。如果时间复杂度为T(n),那么显然根据时间复杂度的定义(极限定义),用大O表示法可以忽略Q(n)项(或用P(n)代替Q(n)),仅用P对T进行表示。
因为大O表示法是对时间复杂度上限的一个估计,而这种每比较一次就需要交换的情况确实存在(最差情况),所以在T(n)中使用P(n)对Q(n)进行替换并不会扩大对上限估计,而只是乘以了系数2,在大O表示法中常数项是不写入的。
这些数学分析一般在国内的算法教材中都不写入的,MIT的《ITA》注重这方面的叙述。
关于总结其实楼主可以自己去搜,上来问这行为太懒了。不过我也帮你找来吧。
冒泡法:
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: 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)。
直接插入排序:O(n*n)
选择排序:O(n*n)
快速排序:平均时间复杂度log2(n)*n,所有内部排序方法中最高好的,大多数情况下总是最好的。
归并排序:log2(n)*n
堆排序:log2(n)*n
希尔排序:算法的复杂度为n的1.2次幂
Ⅱ 为什么python内置的sort比自己写的快速排序快100倍
主要原因,内置函数用C写的。在Python语言内无论如何造不出内置函数的轮子。这也是通常C跟C++语言用户更喜欢造基础算法的轮了的原因。因为C/C++用户真有条件写出匹敌标准库的算法,但很多高级语言不行,不是程序员技术差,是客观条件就根本做不到。
你比如说Java语言没人造字符串的轮子,C++光一个字符串类就有无数多的实现。是因为C+用户更喜欢写字符串类吗?显然不是,一方面是因为Java语言内没法造出匹敌Java内置标准库算法的轮子,而C++真的可以,另外一个比较惨的原因是C++标准库的字符串功能太弱了,大多数高级语言的字符串类功能都比C+标准库字符串类功能更强。
Cpp内置的排序是快排和堆排的结合,最坏时间复杂度为nlogn,而快排最坏是n2。至于python内部的排序,我认为是一个道理,不会简简单单是一个快排,举个简单例子,当你数据已经是有序的时候,再传入快排肯定就不合适。那你设置排序函数的时候,是不是预先将他打乱,再进行快排会更好呢。当然具体不会这么简单,只是我认为官方给的接口都是很精妙的,很值得学习。
一方面Python中sort函数是用C语言写的,C++内部的sort是由快排,直接插入和堆排序混合的,当数据量比较大的时候先用的快排,当数据量小的时候用直接插入,因为当数据量变小时,快排中的每个部分基本有序,接近直接插入的最好情况的时间复杂度O(n),就比快排要好一点了。
另外一方面这个的底层实现就是归并排序。,只是使用了Python无法编写的底层实现,从而避免了Python本身附加的大量开销,速度比我们自己写的归并排序要快很多,所以说我们一般排序都尽量使用sorted和sort。
Ⅲ 几种排序算法的比较
一、八大排序算法的总体比较
4.3、堆的插入:
每次插入都是将新数据放在数组最后。可以发现从这个新数据的父结点到根结点必然为一个有序的数列,然后将这个新数据插入到这个有序数据中
(1)用大根堆排序的基本思想
先将初始数组建成一个大根堆,此对为初始的无序区;
再将最大的元素和无序区的最后一个记录交换,由此得到新的无序区和有序区,且满足<=的值;
由于交换后新的根可能违反堆性质,故将当前无序区调整为堆。然后再次将其中最大的元素和该区间的最后一个记录交换,由此得到新的无序区和有序区,且仍满足关系的值<=的值,同样要将其调整为堆;
..........
直到无序区只有一个元素为止;
4.4:应用
寻找M个数中的前K个最小的数并保持有序;
时间复杂度:O(K)[创建K个元素最大堆的时间复杂度] +(M-K)*log(K)[对剩余M-K个数据进行比较并每次对最大堆进行从新最大堆化]
5.希尔排序
(1)基本思想
先将整个待排序元素序列分割成若干子序列(由相隔某个“增量”的元素组成的)分别进行直接插入排序,然后依次缩减增量再进行排序,待整个序列中的元素基本有序(增量足够小)时,再对全体元素进行一次直接插入排序(因为直接插入排序在元素基本有序的情况下,效率很高);
(2)适用场景
比较在希尔排序中是最主要的操作,而不是交换。用已知最好的步长序列的希尔排序比直接插入排序要快,甚至在小数组中比快速排序和堆排序还快,但在涉及大量数据时希尔排序还是不如快排;
6.归并排序
(1)基本思想
首先将初始序列的n个记录看成是n个有序的子序列,每个子序列的长度为1,然后两两归并,得到n/2个长度为2的有序子序列,在此基础上,再对长度为2的有序子序列进行两两归并,得到若干个长度为4的有序子序列,以此类推,直到得到一个长度为n的有序序列为止;
(2)适用场景
若n较大,并且要求排序稳定,则可以选择归并排序;
7.简单选择排序
(1)基本思想
第一趟:从第一个记录开始,将后面n-1个记录进行比较,找到其中最小的记录和第一个记录进行交换;
第二趟:从第二个记录开始,将后面n-2个记录进行比较,找到其中最小的记录和第2个记录进行交换;
...........
第i趟:从第i个记录开始,将后面n-i个记录进行比较,找到其中最小的记录和第i个记录进行交换;
以此类推,经过n-1趟比较,将n-1个记录排到位,剩下一个最大记录直接排在最后;
Ⅳ 几种经典排序算法优劣比较的C++程序实现
一、低级排序算法
1.选择排序
(1)排序过程
给定一个数值集合,循环遍历集合,每次遍历从集合中选择出最小或最大的放入集合的开头或结尾的位置,下次循环从剩余的元素集合中遍历找出最小的并如上操作,最后直至所有原集合元素都遍历完毕,排序结束。
(2)实现代码
//选择排序法
template
void Sort::SelectSort(T* array, int size)
{
int minIndex;
for(int i = 0; i < size; i++)
{
minIndex = i;
for(int j = i + 1; j < size; j++)
{
if(array[minIndex] > array[j])
{
minIndex = j;
}
}
if(minIndex != i)
{
Swap(array, i, minIndex);
}
}
}
(3)分析总结
选择排序时间复杂度比较高,达到了O(n^2),每次选择都要遍历一遍无序区间。选择排序对一类重要的元素序列具有较好的效率,就是元素规模很大,而排序码却比较小的序列。另外要说明的是选择排序是一种不稳定的排序方法。
2.冒泡排序
(1)排序过程
冒泡排序的过程形如其名,就是依次比较相邻两个元素,优先级高(或大或小)的元素向后移动,直至到达序列末尾,无序区间就会相应地缩小。下一次再从无序区间进行冒泡操作,依此循环直至无序区间为1,排序结束。
(2)实现代码
//冒泡排序法
template
void Sort::BubbleSort(T* array, int size)
{
for(int i = 0; i < size; i++)
{
for(int j = 1; j < size - i; j++)
{
if(array[j] < array[j - 1])
{
Swap(array, j, j - 1);
}
}
}
}
(3)分析总结
冒泡排序的时间复杂度也比较高,达到O(n^2),每次遍历无序区间都将优先级高的元素移动到无序区间的末尾。冒泡排序是一种稳定的排序方式。
二、高级排序算法
(1)排序过程
归并排序的原理比较简单,也是基于分治思想的。它将待排序的元素序列分成两个长度相等的子序列,然后为每一个子序列排序,然后再将它们合并成一个序列。
(2)实现代码
//归并排序
template
void Sort::MergeSort(T* array, int left, int right)
{
if(left < right)
{
int mid = (left + right) / 2;
MergeSort(array, left, mid);
MergeSort(array, mid + 1, right);
Merge(array, left, mid, right);
}
}
//合并两个已排好序的子链
template
void Sort::Merge(T* array, int left, int mid, int right)
{
T* temp = new T[right - left + 1];
int i = left, j = mid + 1, m = 0;
while(i <= mid && j <= right)
{
if(array[i] < array[j])
{
temp[m++] = array[i++];
}
else
{
temp[m++] = array[j++];
}
}
while(i <= mid)
{
temp[m++] = array[i++];
}
while(j <= right)
{
temp[m++] = array[j++];
}
for(int n = left, m = 0; n <= right; n++, m++)
{
array[n] = temp[m];
}
delete temp;
}
(3)分析总结
归并排序最好、最差和平均时间复杂度都是O(nlogn),是一种稳定的排序算法。
Ⅳ 常见的几种排序算法总结
对于非科班生的我来说,算法似乎对我来说是个难点,查阅了一些资料,趁此来了解一下几种排序算法。
首先了解一下,什么是程序
关于排序算法通常我们所说的往往指的是内部排序算法,即数据记录在内存中进行排序。
排序算法大体可分为两种:
一种是比较排序,时间复杂度O(nlogn) ~ O(n^2),主要有:冒泡排序,选择排序,插入排序,归并排序,堆排序,快速排序等。
另一种是非比较排序,时间复杂度可以达到O(n),主要有:计数排序,基数排序,桶排序等
冒泡排序它重复地走访过要排序的元素,一次比较相邻两个元素,如果他们的顺序错误就把他们调换过来,直到没有元素再需要交换,排序完成。这个算法的名字由来是因为越小(或越大)的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端。
选择排序类似于冒泡排序,只不过选择排序是首先在未排序的序列中找到最小值(最大值),放到序列的起始位置,然后再从剩余未排序元素中继续寻找最小(大)元素,放到已排序序列的末尾,以此类推,直到所有元素均排序完毕。
插入排序比冒泡排序和选择排序更有效率,插入排序类似于生活中抓扑克牌来。
插入排序具体算法描述,以数组[3, 2, 4, 5, 1]为例。
前面三种排序算法只有教学价值,因为效率低,很少实际使用。归并排序(Merge sort)则是一种被广泛使用的排序方法。
它的基本思想是,将两个已经排序的数组合并,要比从头开始排序所有元素来得快。因此,可以将数组拆开,分成n个只有一个元素的数组,然后不断地两两合并,直到全部排序完成。
以对数组[3, 2, 4, 5, 1] 进行从小到大排序为例,步骤如下:
有了merge函数,就可以对任意数组排序了。基本方法是将数组不断地拆成两半,直到每一半只包含零个元素或一个元素为止,然后就用merge函数,将拆成两半的数组不断合并,直到合并成一整个排序完成的数组。
快速排序(quick sort)是公认最快的排序算法之一,有着广泛的应用。
快速排序算法步骤
参考:
常用排序算法总结(一)
阮一峰-算法总结
Ⅵ 几种排序算法的比较
1.稳定性比较
插入排序、冒泡排序、二叉树排序、二路归并排序及其他线形排序是稳定的
选择排序、希尔排序、快速排序、堆排序是不稳定的
2.时间复杂性比较
插入排序、冒泡排序、选择排序的时间复杂性为O(n2)
其它非线形排序的时间复杂性为O(nlog2n)
线形排序的时间复杂性为O(n);
3.辅助空间的比较
线形排序、二路归并排序的辅助空间为O(n),其它排序的辅助空间为O(1);
4.其它比较
插入、冒泡排序的速度较慢,但参加排序的序列局部或整体有序时,这种排序能达到较快的速度。
反而在这种情况下,快速排序反而慢了。
当n较小时,对稳定性不作要求时宜用选择排序,对稳定性有要求时宜用插入或冒泡排序。
若待排序的记录的关键字在一个明显有限范围内时,且空间允许是用桶排序。
当n较大时,关键字符素比较随机,对稳定性没要求宜用快速排序。
当n较大时,关键字符素可能出现本身是有序的,对稳定性有要求时,空间允许的情况下。
宜用归并排序。
当n较大时,关键字符素可能出现本身是有序的,对稳定性没有要求时宜用堆排序。