10种排序法(冒泡、选择、插入、希尔、归并、快速、堆、拓扑、基数、锦标赛排序)
数据结构课程设计 (原创)

课题名称排序算法比较指导老师:班级:学号:学生姓名:成绩:__________目录一、设计要求 (3)二、采用的数据结构 (3)三、系统总框架图 (3)四、算法设计思想 (4)五、测试的数据和结果(以秒计) (5)六、算法的时间复杂度 (5)七、程序有特色的地方 (6)八、程序需要改进的地方 (7)九、结束语 (7)十、源代码及相关注释 (8)一、设计要求利用随机函数产生10个样本,每个样本有50000随机整数,利用直接插入排序、折半插入排序,希尔排序,起泡排序、快速排序、选择排序、堆排序,归并排序,树形选择排序十种排序方法进行排序(结果为由小到大的顺序),并统计每一种排序所耗费的平均时间(统计为图表坐标形式)。
二、采用的数据结构分别采用了内部排序中的:直接插入排序、折半插入排序、希尔排序、起泡排序、快速排序、简单选择排序、树形选择排序、归并排序、堆排序九种排序法并进行了时间复杂度的比较。
三、系统总框架图四、算法设计思想1.直接插入排序此排序法为最简单的插入排序法,方法为将一个数据插入到已经有序的数据列表中,使插入后的数据列表仍然保持有序。
但当代排序列中数据个数过大时不宜采用直接插入排序。
2.折半插入排序基本思想为用折半查找方法找出待插数据在已有序序列中的待插位置,再进行插入。
当需要排序的数据个数很大时可以采用。
3.希尔排序当待排数据序列基本保持有序时直接插入排序的效率较高。
因此可先将整个待排序列分割成若干子序列分别进行直接插入排序,当整个序列中的数据元素基本有序时再进行一次直接插入排序。
但必须注意:要使增量序列中的值没有除一之外的公因子,并且最后一个增量值必须等于1。
4.起泡排序起泡排序属于交换排序,主要思想为先将第一个记录和第二个记录比较,若为逆序,则两个记录交换;然后比较第二个记录和第三个记录值的大小,若为逆序则交换之;依次类推,直到第n-1个记录和第n个记录进行比较为止。
此前为一趟冒泡排序,使最大的记录排在最后。
排序大全

(共八种排序方法:直接插入排序,折半插入排序,冒泡排序,简单选择排序,希尔排序,快速排序,堆排序,归并排序)一.简单排序1.直接插入排序:a)思想:每次从后面无序表中取出第一个元素,通过循环比较把它插入到前面有序表的合适位置,使前面有序表仍然有序。
b)稳定性:稳定c)时空效率:时间复杂度:O(n^2) 空间复杂度:O(1)d)代码:/******************************************function: InsertSort 直接插入排序paramaters: list[] 形参数组length 数组长度(并非最大下标)******************************************/void InsertSort(int list[],int length){int temp,i,j;for(i=1;i<length;i++){if(list[i]<list[i-1]){temp=list[i];//保存小值list[i]=list[i-1];//大值向后移一位for(j=i-1;j>=1&&temp<list[j-1];j--){list[j]=list[j-1];}list[j]=temp;}}}2.折半插入排序:a) 思想:在插入第i个元素时,对前面的0~i-1元素进行折半,先跟他们中间的那个元素比,如果小,则对前半再进行折半,否则对后半进行折半,直到low>hight,找到插入位置low,然后把low到i-1的所有元素均后移一位,再把第i个元素放在目标位置low上。
b) 稳定性:稳定c) 时空效率:时间复杂度:O(n^2) 空间复杂度:O(1)d) 代码:/******************************************function: BInsertSort 折半插入排序又叫二分法插入排序paramaters: list[] 形参数组length 数组长度(并非最大下标)******************************************/void BInsertSort(int p[],int length){int i,j,low,high,m,temp;for(i=1;i<length;i++){temp=p[i];low=0;high=i-1;while(low<=high){m=(low+high)/2;if(p[i]<p[m])//插入点是high+1,而非m,因为有的循环m变化了,而m与high没有发生关系,//循环就结束了,他们的关系还保留在上一层,因此插入点应该用high来保存{high=m-1;}else low=m+1;}// 其实用low更方便点,不用再对low做任何改变/*for(j=i-1;j>=high+1;j--){p[j+1]=p[j];}p[high+1]=temp;*/for(j=i-1;j>=low;j--){p[j+1]=p[j];}p[low]=temp;}}3.冒泡排序:a) 思想:依次比较相邻的两个数,将小数放在前面,大数放在后面。
C语言--常见排序算法

49
2 j 49
08
0
25* 3 49 25
16 4
21
5
08
25
25*
16
21
i k 49
j 25* 25
08
25
25*
16
21
算法实例:
1.1.5 选择排序
49 2
08 0
25 1 i
25* 3
16 4 k
21 5 j 21 16
k 指示当前序列中最小者
算法实现:
08 5 temp
16 21 25 25* 49 08 0 1 2 3 4 5
算法实现:
1.1.3 直接插入排序
void InsertSort (int r[ ], int n ) { // 假设关键字为整型,放在向量r[]中 int i, j, temp; for (i = 1;i< n;i++ ) { temp = r[i]; for(j = i;j>0;j- -) {//从后向前顺序比较,并依次后移 if ( temp < r[j-1] ) r[j] = r[j-1]; else break; } r[j] = temp; } }
输入n 个数给a[1] 到 a[n]
for j=1 to n-1
for i=1 to n-j
真 a[i]>a[i+1]
a[i]a[i+1]
输出a[1] 到 a[n]
main() { int a[11],i,j,t; printf("Input 10 numbers:\n"); for(i=1;i<11;i++) scanf("%d",&a[i]); printf("\n"); 假 for(j=1;j<=9;j++) for(i=1;i<=10-j;i++) if(a[i]>a[i+1]) {t=a[i]; a[i]=a[i+1]; a[i+1]=t;} printf("The sorted numbers:\n"); for(i=1;i<11;i++) printf("%d ",a[i]); }
比较冒泡算法,选择算法,希尔排序算法

一、算法简介冒泡排序算法、选择排序算法和希尔排序算法是三种常用的排序算法。
这三种算法的共同点是都属于比较排序算法,即通过比较元素之间的大小,进行排序。
下面将分别对这三种算法进行介绍。
二、冒泡排序算法冒泡排序算法的基本思想是对相邻的元素进行比较,如果逆序则交换它们的位置,直到整个序列有序为止。
具体实现过程如下:1. 设置循环次数为 n-1,n 为待排序序列长度。
2. 对于每一次循环,从第一个元素开始,依次比较相邻的两个元素,如果逆序则交换它们的位置。
3. 每一次循环结束后,待排序序列中最大的元素就会被排到末尾。
4. 重复执行上述步骤,直到整个序列有序。
冒泡排序算法的时间复杂度为 O(n^2),空间复杂度为 O(1),稳定性较好,适用于数据量较小的情况。
三、选择排序算法选择排序算法的基本思想是从待排序序列中选择最小的元素,放到已排序序列的末尾,直到整个序列有序为止。
具体实现过程如下:1. 设置循环次数为 n-1,n 为待排序序列长度。
2. 对于每一次循环,从第一个元素开始,找到待排序序列中最小的元素,并将其放到已排序序列的末尾。
3. 重复执行上述步骤,直到整个序列有序。
选择排序算法的时间复杂度为 O(n^2),空间复杂度为 O(1),稳定性较差,适用于数据量较小的情况。
四、希尔排序算法希尔排序算法也称为缩小增量排序算法,是插入排序算法的一种改进。
希尔排序算法的基本思想是将待排序序列分成若干个子序列,对每个子序列进行插入排序,然后再对整个序列进行一次插入排序,直到整个序列有序为止。
具体实现过程如下:1. 设置一个增量值 gap,将待排序序列分成若干个子序列,每个子序列包含的元素个数为 gap。
2. 对于每个子序列,进行插入排序。
3. 减小增量值 gap,重复执行上述步骤,直到 gap=1。
4. 对整个序列进行一次插入排序,使得序列有序。
希尔排序算法的时间复杂度为 O(n^2),空间复杂度为 O(1),稳定性较差,适用于数据量较大的情况。
各种排序方法总结

选择排序、快速排序、希尔排序、堆排序不是稳定的排序算法,冒泡排序、插入排序、归并排序和基数排序是稳定的排序算法。
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:l og2(n)*n堆排序:l og2(n)*n希尔排序:算法的复杂度为n的1.2次幂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(lo g2(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midd le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)。
使用C语言实现12种排序方法

使⽤C语⾔实现12种排序⽅法⽬录1.冒泡排序2.插⼊排序3.折半插⼊排序4.希尔排序5.选择排序6.鸡尾酒排序7.堆排序8.快速排序9.归并排序10.计数排序11.桶排序12.基数排序1.冒泡排序思路:⽐较相邻的两个数字,如果前⼀个数字⼤,那么就交换两个数字,直到有序。
时间复杂度O(n^2),稳定性:这是⼀种稳定的算法。
代码实现:void bubble_sort(int arr[],size_t len){size_t i,j;for(i=0;i<len;i++){bool hasSwap = false; //优化,判断数组是否已经有序,如果有序可以提前退出循环for(j=1;j<len-i;j++){ //这⾥j<len-i是因为最后⾯的肯定都是最⼤的,不需要多进⾏⽐较if(arr[j-1]>arr[j]){ //如果前⼀个⽐后⼀个⼤swap(&arr[j-1],&arr[j]); //交换两个数据hasSwap = true;}}if(!hasSwap){break;}}}2.插⼊排序思路:把⼀个数字插⼊⼀个有序的序列中,使之仍然保持有序,如对于需要我们进⾏排序的数组,我们可以使它的前i个数字有序,然后再插⼊i+1个数字,插⼊到合适的位置使之仍然保持有序,直到所有的数字有序。
时间复杂度:O(n^2) 稳定性:稳定的算法代码实现:void insert_sort(int arr[],int len){int i,j;for(i=1;i<len;i++){int key = arr[i]; //记录当前需要插⼊的数据for(j= i-1;i>=0&&arr[j]>key;j--){ //找到插⼊的位置arr[j+1] = arr[j]; //把需要插⼊的元素后⾯的元素往后移}arr[j+1] = key; //插⼊该元素}}3.折半插⼊排序思路:本质上是插⼊排序,但是通过半分查找法找到插⼊的位置,让效率稍微快⼀点。
排序算法十大经典方法

排序算法十大经典方法
排序算法是计算机科学中的经典问题之一,它们用于将一组元素按照一定规则排序。
以下是十大经典排序算法:
1. 冒泡排序:比较相邻元素并交换,每一轮将最大的元素移动到最后。
2. 选择排序:每一轮选出未排序部分中最小的元素,并将其放在已排序部分的末尾。
3. 插入排序:将未排序部分的第一个元素插入到已排序部分的合适位置。
4. 希尔排序:改进的插入排序,将数据分组排序,最终合并排序。
5. 归并排序:将序列拆分成子序列,分别排序后合并,递归完成。
6. 快速排序:选定一个基准值,将小于基准值的元素放在左边,大于基准值的元素放在右边,递归排序。
7. 堆排序:将序列构建成一个堆,然后一次将堆顶元素取出并调整堆。
8. 计数排序:统计每个元素出现的次数,再按照元素大小输出。
9. 桶排序:将数据分到一个或多个桶中,对每个桶进行排序,最后输出。
10. 基数排序:按照元素的位数从低到高进行排序,每次排序只考虑一位。
以上是十大经典排序算法,每个算法都有其优缺点和适用场景,选择合适的算法可以提高排序效率。
链表排序(冒泡、选择、插入、快排、归并、希尔、堆排序)

链表排序(冒泡、选择、插⼊、快排、归并、希尔、堆排序)这篇⽂章分析⼀下链表的各种排序⽅法。
以下排序算法的正确性都可以在LeetCode的这⼀题检测。
本⽂⽤到的链表结构如下(排序算法都是传⼊链表头指针作为参数,返回排序后的头指针)struct ListNode {int val;ListNode *next;ListNode(int x) : val(x), next(NULL) {}};插⼊排序(算法中是直接交换节点,时间复杂度O(n^2),空间复杂度O(1))class Solution {public:ListNode *insertionSortList(ListNode *head) {// IMPORTANT: Please reset any member data you declared, as// the same Solution instance will be reused for each test case.if(head == NULL || head->next == NULL)return head;ListNode *p = head->next, *pstart = new ListNode(0), *pend = head;pstart->next = head; //为了操作⽅便,添加⼀个头结点while(p != NULL){ListNode *tmp = pstart->next, *pre = pstart;while(tmp != p && p->val >= tmp->val) //找到插⼊位置{tmp = tmp->next; pre = pre->next;}if(tmp == p)pend = p;else{pend->next = p->next;p->next = tmp;pre->next = p;}p = pend->next;}head = pstart->next;delete pstart;return head;}};选择排序(算法中只是交换节点的val值,时间复杂度O(n^2),空间复杂度O(1))class Solution {public:ListNode *selectSortList(ListNode *head) {// IMPORTANT: Please reset any member data you declared, as// the same Solution instance will be reused for each test case.//选择排序if(head == NULL || head->next == NULL)return head;ListNode *pstart = new ListNode(0);pstart->next = head; //为了操作⽅便,添加⼀个头结点ListNode*sortedTail = pstart;//指向已排好序的部分的尾部while(sortedTail->next != NULL){ListNode*minNode = sortedTail->next, *p = sortedTail->next->next;//寻找未排序部分的最⼩节点while(p != NULL){if(p->val < minNode->val)minNode = p;p = p->next;}swap(minNode->val, sortedTail->next->val);sortedTail = sortedTail->next;}head = pstart->next;delete pstart;return head;}};快速排序1(算法只交换节点的val值,平均时间复杂度O(nlogn),不考虑递归栈空间的话空间复杂度是O(1))这⾥的partition我们参考(选取第⼀个元素作为枢纽元的版本,因为链表选择最后⼀元素需要遍历⼀遍),具体可以参考这⾥我们还需要注意的⼀点是数组的partition两个参数分别代表数组的起始位置,两边都是闭区间,这样在排序的主函数中:void quicksort(vector<int>&arr, int low, int high){if(low < high){int middle = mypartition(arr, low, high);quicksort(arr, low, middle-1);quicksort(arr, middle+1, high);}}对左边⼦数组排序时,⼦数组右边界是middle-1,如果链表也按这种两边都是闭区间的话,找到分割后枢纽元middle,找到middle-1还得再次遍历数组,因此链表的partition采⽤前闭后开的区间(这样排序主函数也需要前闭后开区间),这样就可以避免上述问题class Solution {public:ListNode *quickSortList(ListNode *head) {// IMPORTANT: Please reset any member data you declared, as// the same Solution instance will be reused for each test case.//链表快速排序if(head == NULL || head->next == NULL)return head;qsortList(head, NULL);return head;}void qsortList(ListNode*head, ListNode*tail){//链表范围是[low, high)if(head != tail && head->next != tail){ListNode* mid = partitionList(head, tail);qsortList(head, mid);qsortList(mid->next, tail);}}ListNode* partitionList(ListNode*low, ListNode*high){//链表范围是[low, high)int key = low->val;ListNode* loc = low;for(ListNode*i = low->next; i != high; i = i->next)if(i->val < key){loc = loc->next;swap(i->val, loc->val);}swap(loc->val, low->val);return loc;}};快速排序2(算法交换链表节点,平均时间复杂度O(nlogn),不考虑递归栈空间的话空间复杂度是O(1))这⾥的partition,我们选取第⼀个节点作为枢纽元,然后把⼩于枢纽的节点放到⼀个链中,把不⼩于枢纽的及节点放到另⼀个链中,最后把两条链以及枢纽连接成⼀条链。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
适用于排序大列表,基于分治法。
六、快速排序
-----------------------------------------------Code------------------------------------------------------------
{
arr[j+1]=arr[j];
j--;
}
arr[j+1]=temp;
}
}
------------------------------Code--------------------------------------------------------------------------
最佳效率O(n);最糟效率O(n²)与冒泡、选择相同,适用于排序小列表
MergeSort(mid+1,high);
int [] B=new int [high-low+1];//新建一个数组,用于存放归并的元素
for(int i=low,j=mid+1,k=low;i<=mid && j<=high;k++)/*两个子列表进行排序归并,直到两个子列表中的一个结束*/
{
}
}
}
-------------------------------------------------Code------------------------------------------------------
效率O(n²),适用于排序小的列表。
三、插入排序
--------------------------------------------Code从小到大排序n个数-------------------------------------
{
intpivot=arr[low];//采用子序列的第一个元素作为枢纽元素
while(low < high)
{
//从后往前栽后半部分中寻找第一个小于枢纽元素的元素
while(low < high && arr[high] >= pivot)
{
--high;
}
//将这个比枢纽元素小的元素交换到前半部分
void InsertSortArray()
{
for(int i=1;i<n;i++)//循环从第二个数组元素开始,因为arr[0]作为最初已排序部分
{
int temp=arr[i];//temp标记为未排序第一个元素
int j=i-1;
while (j>=0 && arr[j]>temp)/*将temp与已排序元素从小到大比较,寻找temp应插入的位置*/
/*快速排序的算法思想:选定一个枢纽元素,对待排序序列进行分割,分割之后的序列一个部分小于枢纽元素,一个部分大于枢纽元素,再对这两个分割好的子序列进行上述的过程。*/voidswap(inta,intb){intt;t =a ;a =b ;b =t ;}
intPartition(int[] arr,intlow,inthigh)
}
voidQuickSort(int[] a,intlow,inthigh)
{
if(low <high )
{
intn=Partition (a ,low ,high );
QuickSort (a ,low ,n );
QuickSort (a ,n +1,high );
}
}
-----------------------------------------------------Code---------------------------------------------------------
平均效率O(nlogn),适用于排序大列表。
此算法的总时间取决于枢纽值的位置;选择第一个元素作为枢纽,可能导致O(n²)的最糟用例效率。若数基本有序,效率反而最差。选项中间值作为枢纽,效率是O(nlogn)。
基于分治法。
七、堆排序
最大堆:后者任一非终端节点的关键字均大于或等于它的左、右孩子的关键字,此时位于堆顶的节点的关键字是整个序列中最大的。
{
min_index=i;
for(int j=i+1;j<n;j++)//每次扫描选择最小项
if(arr[j]<arr[min_index]) min_index=j;
if(min_index!=i)//找到最小项交换,即将这一项移到列表中的正确位置
{
int temp;
temp=arr[i]; arr[i]=arr[min_index]; arr[min_index]=temp;
二、选择排序——每次最小/大排在相应的位置
三、插入排序——将下一个插入已排好的序列中
四、壳(Shell)排序——缩小增量
五、归并排序
六、快速排序
七、堆排序
八、拓扑排序
九、锦标赛排序
十、基数排序
一、冒泡(Bubble)排序
----------------------------------Code从小到大排序n个数------------------------------------
堆排序的最坏时间复杂度为O(nlgn)。堆排序的平均性能较接近于最坏性能。
由于建初始堆所需的比较次数较多,所以堆排序不适宜于记录数较少的文件。
堆排序是就地排序,辅助空间为O(1),
它是不稳定的排序方法。
堆排序与直接插入排序的区别:
直接选择排序中,为了从R[1..n]中选出关键字最小的记录,必须进行n-1次比较,然后在R[2..n]中选出关键字最小的记录,又需要做n-2次比较。事实上,后面的n-2次比较中,有许多比较可能在前面的n-1次比较中已经做过,但由于前一趟排序时未保留这些比较结果,所以后一趟排序时又重复执行了这些比较操作。
}
}
-----------------------------------------------------Code------------------------------------------------------------
堆排序的时间,主要由建立初始堆和反复重建堆这两部分的时间开销构成,它们均是通过调用Heapify实现的。
B[k]=arr[i];
for(int z=0;z<high-low+1;z++)//将排序的数组B的所有元素复制到原始数组arr中
arr[z]=B[z];
}
-----------------------------------------------------Code---------------------------------------------------
{
for(int incr=3;incr<0;incr--)//增量递减
{
for(int L=0;L<(n-1)/incr;L++)//重复分成的每个子列表
{
for(int i=L+incr;i<n;i+=incr)//对每个子列表应用插入排序
{
int temp=arr[i];
int j=i-incr;
swap(arr[low], arr[high]);
//从前往后在前半部分中寻找第一个大于枢纽元素的元素
while(low <high &&arr [low ]<=pivot )
{
++low ;
}
swap (arr [low ],arr [high ]);//将这个枢纽元素大的元素交换到后半部分
}
returnlow ;//返回枢纽元素所在的位置
(6)令ki等于temp,结束。
-------------------------------------------------Code------------------------------------------
void HeapSort(SeqIAst R)
{ //对R[1..n]进行堆排序,不妨用R[0]做暂存单元
堆排序可通过树形结构保存部分比较结果,可减少比较次数。
八、拓扑排序
例:学生选修课排课先后顺序
拓扑排序:把有向图中各顶点按照它们相互之间的优先关系排列成一个线性序列的过程。
若列表基本有序,则插入排序比冒泡、选择更有效率。
四、壳(Shell)排序——缩小增量排序
-------------------------------------Code从小到大排序n个数-------------------------------------
void ShellSortArray()
效率O(n²),适用于排序小列表。
二、选择排序
----------------------------------Code从小到大排序n个数--------------------------------
void SelectSortArray()
{
int min_index;
for(int i=0;i<n-1;i++)
各种排序算法总结
排序算法有很多,所以在特定情景中使用哪一种算法很重要。为了选择合适的算法,可以按照建议的顺序考虑以下标准:
(1)执行时间
(2)存储空间
(3)编程工作
对于数据量较小的情形,(1)(2)差别不大,主要考虑(3);而对于数据量大的,(1)为首要。