七大排序算法之快排、冒泡

2024-03-23 02:58

本文主要是介绍七大排序算法之快排、冒泡,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

冒泡排序

思想:循环n次,交换左右两侧数据,外层每循环一次可以把无序中最大的(最小)的元素放到无序的最后面

时间复杂度:

平均:O(N^2)(一共循环:f(n) = (n-1)+(n-2)+...+2+1 = n*(n-1)/2 次)

           O(f(n)) = n^2(只留f(n)的最高项,并且去掉最高项的系数)

最好:O(N)(优化冒泡排序:排序数列本身就有序的情况)

最坏:O(N^2)

空间复杂度:O(1)

        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

稳定性:稳定排序

         八种排序的稳定性

        不稳定:快速排序,选择排序,堆排序,希尔排序(快选堆希)

         稳定:插入排序,冒泡排序,归并排序,基数排序(插冒归基)

算法的稳定性判断:排序前,2个相等的数在序列中的前后位置顺序,与,排序后,它们两个的前后位置顺序相同

代码实现:

// 左右两侧比较
public static void bubbleSort(int[] array) {for (int i = 0; i < array.length - 1; ++i) {for (int j = 0; j < array.length - i - 1; ++j) {if (array[j] > array[j + 1]) {int tmp = array[j];array[j] = array[j + 1];array[j + 1] = tmp;}}}
}// 优化
public static void bubbleSort2(int[] array) {for (int i = 0; i < array.length - 1; ++i) {boolean flag = true;for (int j = 0; j < array.length - i - 1; ++j) {if (array[j] > array[j + 1]) {flag = false;int tmp = array[j];array[j] = array[j + 1];array[j + 1] = tmp;}}if (flag) {break;// 排序序列本身已有序}}
}

快速排序

思想:

1、找一个基准值(关键数)

方法1:排序序列中最左/右的数(一般用此方法)

方法2:随机取值

方法3:三数取中法

2、让整个数组中比基准值小的值放于基准值左侧,反之放于基准值右侧

方法1:左右下标法

方法2:挖坑法

方法3:前后下标法

3、将数组分成3部分:左、基准值、右

4、分而治之(子问题的思想)

时间复杂度:

平均:O(NlgN)

根据代码我们知道,每一层的递归操作次数为该次递归所传入的元素个数,忽略每次减去的枢轴(1个元素并没有给到下一层,但是每层这里减掉一个常数对复杂度的分析影响不大,所以暂时忽略),即:

第1层是n次,

第2层有2次递归,每次n/2次,共n次操作,

第3层有4次递归,每次n/4次,共n次操作,

……

(最后一层)第k层有k次递归,每次n/2^k次,共n次操作

由于递归结束的条件是只有一个元素,所以这里的n/2^k=1   =>   k=logn 

即递归树的深度为logn

时间复杂度=每层的操作次数*树的深度=nlogn 即:O(nlgn);


           最好:O(NlgN)

最坏:O(N^2)//排序序列是逆序的

空间复杂度:O(NlgN);最坏时,O(N)

            递归调用,为它的下一个递归调用函数开辟出一块新的空间,而每次的新的空间只需要一个temp存放基准元素即可。一共发生(logn(较好和一般情况下)),所以需要的空间是O(logn),最坏的空间复杂度是(o(n)此时发生了n次调用)

稳定性:不稳定排序

代码实现:

1)左右下标法

public static void quickSort(int[] array, int beg, int end) {if(beg >= end) {return;}//partSort()完成基准值的选择以及数字交换一次的过程int index = partSort(array, beg, end);quickSort(array, beg, index - 1);quickSort(array, index + 1, end);}//左右下标
private static int partSort(int[] array, int beg, int end) {int left = beg;int right = end;int key = array[end];//基准值while(left < right) {while(left < right && array[left] <= key) {++left;//保证循环完毕之后left指向一个大于key的值}while(left < right && array[right] >= key) {--right;//保证循环完毕之后right指向一个小于key的值}if(left < right) {swap(array, left, right);//交换:此时left与right未相遇}}swap(array, left, end);//交换:此时left与right已相遇return left;
}private static void swap(int[] array, int num1, int num2) {int tmp = array[num1];array[num1] =  array[num2];array[num2] = tmp;
}

2)挖坑法:空出一个位置最后存放基准值

private static int partSort1(int[] array, int left, int right) {int key = array[right];// 基准值while (left < right) {while (left < right && array[left] <= key) {++left;// 保证循环完毕之后left指向一个大于key的值}array[right] = array[left];//坑位while (left < right && array[right] >= key) {--right;// 保证循环完毕之后right指向一个小于key的值}array[left] = array[right];//坑位}//left先走,所以最后一个坑位在right下标array[right] = key;//找出key基准值适合的位置return right;
}

3)前后下标法

private static int partSort2(int[] array, int left, int right) {if(left < right) {int key = array[right];// 基准值int cur = left;int pre = cur - 1;while (cur < right) {//当cur小于key时,pre就一直跟在cur之后,所以第二个条件不会成立while (array[cur] < key && ++pre != cur) {swap(array, cur, pre);//当cur大于key值时,就不会执行++pre,就会拉开pre的距离//所以在pre和cur之间的值都是大于pre的值//而进入该循环时,条件成立,将小于key的值与pre~cur之间的值交换}++cur;}swap(array, ++pre, right);return pre;}return -1;
}

 

这篇关于七大排序算法之快排、冒泡的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



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