排序就是将数据按一定顺序重新排列,一般是指将数据按升序(从小到大)或者降序(从大到小)进行处理。
这里主要针对时间复杂度及稳定性进行分析。
时间复杂度的大意就是对执行程序所需时间的评估,稳定性的大意就是对大小相同的数的相对位置是否发生改变的评估。
稳定性举例:比如对11(A),12(B),12(A),11(B)按升序排列为11(A),11(B),12(B),12(A),这样的执行结果就是稳定的。而如果执行结果是11(A),11(B),12(A),12(B)或者其他就是不稳定的。
常见的初等排序法:
1.插入排序法(Insertion Sort)
它的思路与打扑克牌时候排列手牌的方法很相似。比如我们现在单手拿牌,然后要将手牌从左到右、从小到大进行排序,我们就需要将已经第 i 张牌插入到前 i-1 张已经排好的手牌中,这样我们就排好了前 i 张牌,以此类推,就可以实现从小到大的排序。
时间复杂度为O(n^2),并且十分稳定。
注:此方法的复杂度依赖于输入数据的错乱程度,可以高速处理顺序较整齐的数据。
2.冒泡排序法(Bubble Sort)
以升序为例,它的思路就是每次判断相邻两个数是否按升序排列,如果不是就交换两个数的位置,以达到升序的目的。这样,我们就可以用两层for循环实现排序,每次外循环都冒出相对当前循环而言最大的数,以此类推,就实现升序排列。
时间复杂度为O(n^2),并且十分稳定。
注:此方法的复杂度不受输入数据的影响,且此方法中交换位置的次数又称为反序数或者逆序数,可用于体现数列的错乱程度。
3.选择排序法(Selection Sort)
以升序为例,它的思路就是每次找出第 i 小的数 a[ t ],并将其与 a[ i ] 进行交换位置,以此类推,就可以实现升序排列。这就类似于我们上体育课时候从低到高排队,先找到最矮的放到第一个,第二矮的放到第二个......
如果是将排好序的数存到新开数组里,我们就可以完全模拟从低到高排队的方法。但是如果只在原数组中进行操作,我们就需要采用上述的方法,将两个数交换位置。
时间复杂度为O(n^2),但不稳定,不稳定的问题就出在交换位置这一操作上。
注:此方法的复杂度不受输入数据的影响。
*4.希尔排序法(Shell Sort)
该方法是对插入排序法的优化,更充分地发挥插入排序法可以高速处理顺序较整齐的数据的优势。
思路就是,程序会重复进行以 间隔为 g 的元素 为对象的希尔排序,当然最终必须执行 g = 1 的希尔排序,即普通的插入排序法,才能最终完成排序。
时间复杂度同插入排序法,非常依赖输入数据,但十分稳定。
注:此方法如果遇到测试数据为2的幂指数的数列等其他数列(比如:1,2,4,8......),在 g = 1 之前几乎不需要排序,希尔排序法的效率会大打折扣。