常见排序算法 - Swift实现

常见排序算法

排序算法是算法和数据结构中最为基础，同时很多面试也都是各种算法的变种，因此使用swift对目前较为常见和考察的排序算法进行整理。

排序

各种排序算法复杂度、稳定性等详见附录。

冒泡排序

算法描述

  • 1.比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换它们两个；
  • 对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对，这样在最后的元素应该会是最大的数；
  • 3.针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个；
  • 重复步骤1~3，直到排序完成。

时间复杂度为：O(n^2)。

class Solution {
    func bubbleSort(_ array: [Int]) -> [Int] {
        if array.count == 0 {
            return []
        }

        var localArray = array;
        let counts = localArray.count
        for i in 0..<counts {
            for j in 0..<(counts - i - 1) {
                if localArray[j + 1] < localArray[j] {
                    let temp = localArray[j + 1];
                    localArray[j + 1] = localArray[j]
                    localArray[j] = temp
                }
            }
        }
        return localArray;
    }
}

快速排序

算法描述

如果基准挑选为 1/2 处，可以按照二分的思想进行思考。

快速排序使用分治法来把一个串（list）分为两个子串（sub-lists）。

  • 从数列中挑出一个元素，称为 “基准”（pivot）；
  • 重新排序数列，所有元素比基准值小的摆放在基准前面，所有元素比基准值大的摆在基准的后面（相同的数可以到任一边）。在这个分区退出之后，该基准就处于数列的中间位置。这个称为分区（partition）操作；
  • 递归地（recursive）把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序。
func quickSort(_ array: [Int]) -> [Int] {
        if array.count == 0 {
            return []
        }

        var localArray = array
        let mid = array[array.count / 2];
        localArray.remove(at: array.count / 2)

        var left = [Int]()
        var right = [Int]()
        for num in localArray {
            if num >= mid {
                right.append(num)
            } else {
                left.append(num)
            }
        }

        let temp = quickSort(left) + [mid] //swift暂时无法直接三个相加呢。。。
        return temp + quickSort(right)
    }

插入排序

算法描述

一般来说，插入排序都采用in-place在数组上实现。具体算法描述如下：

  • 从第一个元素开始，该元素可以认为已经被排序；
  • 2.取出下一个元素，在已经排序的元素序列中从后向前扫描；
  • 如果该元素（已排序）大于新元素，将该元素移到下一位置；
  • 重复步骤3，直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置；
  • 5.将新元素插入到该位置后；
  • 重复步骤2~5。
func insertionSort(_ array: [Int]) -> [Int] {
       if array.count == 0 {
           return []
       }

       var localArray = array;
       for i in 0..<(localArray.count - 1) {
           let current = localArray[i + 1]
           var preIndex = i
           while preIndex >= 0 && current < localArray[preIndex] {
               localArray[preIndex + 1] = localArray[preIndex]
               preIndex = preIndex - 1
           }
           localArray[preIndex + 1] = current
       }

       return localArray
   }

希尔排序

算法描述

我们来看下希尔排序的基本步骤，在此我们选择增量gap=length/2，缩小增量继续以gap = gap/2的方式，这种增量选择我们可以用一个序列来表示，{n/2,(n/2)/2...1}，称为增量序列。希尔排序的增量序列的选择与证明是个数学难题，我们选择的这个增量序列是比较常用的，也是希尔建议的增量，称为希尔增量，但其实这个增量序列不是最优的。此处我们做示例使用希尔增量。

先将整个待排序的记录序列分割成为若干子序列分别进行直接插入排序，具体算法描述：

  • 选择一个增量序列t1，t2，…，tk，其中ti>tj，tk=1；
  • 按增量序列个数k，对序列进行k 趟排序；
  • 每趟排序，根据对应的增量ti，将待排序列分割成若干长度为m 的子序列，分别对各子表进行直接插入排序。仅增量因子为1 时，整个序列作为一个表来处理，表长度即为整个序列的长度。
func shellSort(_ array: [Int]) -> [Int] {
        if array.count == 0 {
            return []
        }

        var localArray = array
        var increment = array.count / 2
        while increment > 0 {

            for i in increment..<array.count {
                var j = i
                while j - increment >= 0 && localArray[j] < localArray[j - increment] {
                    let temp = localArray[j - increment]
                    localArray[j - increment] = localArray[j]
                    localArray[j] = temp
                    j = j - increment
                }
            }
            increment = increment / 2
        }

        return localArray
    }

简单选择排序

算法描述

n个记录的直接选择排序可经过n-1趟直接选择排序得到有序结果。具体算法描述如下：

  • 初始状态：无序区为R[1..n]，有序区为空；
  • 第i趟排序(i=1,2,3…n-1)开始时，当前有序区和无序区分别为R[1..i-1]和R(i..n）。该趟排序从当前无序区中-选出关键字最小的记录 R[k]，将它与无序区的第1个记录R交换，使R[1..i]和R[i+1..n)分别变为记录个数增加1个的新有序区和记录个数减少1个的新无序区；
  • n-1趟结束，数组有序化了。
func selectionSort(_ array: [Int]) -> [Int] {
        if array.count == 0 {
            return []
        }

        var localArray = array

        for i in 0..<localArray.count {
            var minimumIndex = i
            for j in i..<localArray.count {
                if localArray[j] < localArray[minimumIndex] {
                    minimumIndex = j
                }
            }
            let temp = localArray[i]
            localArray[i] = localArray[minimumIndex]
            localArray[minimumIndex] = temp

        }
        return localArray
    }

堆排序

算法描述

  • 将初始待排序关键字序列(R1,R2….Rn)构建成大顶堆，此堆为初始的无序区；
  • 将堆顶元素R[1]与最后一个元素R[n]交换，此时得到新的无序区(R1,R2,……Rn-1)和新的有序区(Rn),且满足R[1,2…n-1]<=R[n]；
  • 由于交换后新的堆顶R[1]可能违反堆的性质，因此需要对当前无序区(R1,R2,……Rn-1)调整为新堆，然后再次将R[1]与无序区最后一个元素交换，得到新的无序区(R1,R2….Rn-2)和新的有序区(Rn-1,Rn)。不断重复此过程直到有序区的元素个数为n-1，则整个排序过程完成。
//6.堆排序
func heapSort(_ array: [Int]) -> [Int] {

    func adjustHeap(_ array: inout [Int], i: Int, length: Int) -> Void {
        //构建大顶堆规则，如果左边小于右边，无需调整，指针移动，移动后的值如果大于根节点，与根节点互换，否则满足条件直接返回。
        //在构建大顶堆由从下到上，从右边到左，非叶子节点开始，调试从根节点开始调试。
        let temp = array[i]
        var ii = i
        var k = 2 * ii + 1
        while k < length {

            if k + 1 < length && array[k] < array[k + 1] {
                k = k + 1
            }

            if array[k] > temp {
                array[ii] = array[k]
                ii = k
            } else {
                break
            }
            k = 2 * k + 1
        }

        array[ii] = temp
        return
    }

    if array.count == 0 {
        return []
    }

    var localArray = array

    //构建大顶堆
    for i in (0..<localArray.count / 2 - 1).reversed() {
        adjustHeap(&localArray, i: i, length: localArray.count)
    }

    //互换堆头尾元素，调整大顶堆
    for j in (1..<localArray.count).reversed() {
        localArray.swapAt(0, j)
        adjustHeap(&localArray, i: 0, length: j)
    }

    return localArray
}

归并排序

算法描述

该算法是采用分治法（Divide and Conquer）的一个非常典型的应用

  • 把长度为n的输入序列分成两个长度为n/2的子序列；
  • 对这两个子序列分别采用归并排序；
  • 将两个排序好的子序列合并成一个最终的排序序列。
//7.归并排序
   func mergeSort(_ array: [Int]) -> [Int] {

       func merge(_ left: [Int], right: [Int]) -> [Int] {
           var index = 0, i = 0, j = 0
           var result = [Int]()

           while index < left.count + right.count {
               if i > left.count {
                   result.append(right[j])
                   j = j + 1
               } else if j > right.count {
                   result.append(left[i])
                   i = i + 1
               } else if left[i] < right[j] {
                   result.append(left[i])
                   i = i + 1
               } else {
                   result.append(right[j])
                   j = j + 1
               }

               index = index + 1
           }

           return result
       }

       if array.count == 0 {
           return []
       }

       var localArray = array

       let mid = localArray.count / 2
       let left = Array(localArray[0..<mid])
       let right = Array(localArray[mid..<localArray.count])
       return merge(mergeSort(left), right: mergeSort(right))
   }
最后编辑于 ：
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 人面猴
    序言：七十年代末，一起剥皮案震惊了整个滨河市，随后出现的几起案子，更是在滨河造成了极大的恐慌，老刑警刘岩，带你破解...
    沈念sama阅读 214,313评论 6赞 496
  • 死咒
    序言：滨河连续发生了三起死亡事件，死亡现场离奇诡异，居然都是意外死亡，警方通过查阅死者的电脑和手机，发现死者居然都...
    沈念sama阅读 91,369评论 3赞 389
  • 救了他两次的神仙让他今天三更去死
    文/潘晓璐 我一进店门，熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来，“玉大人，你说我怎么就摊上这事。” “怎么了？”我有些...
    开封第一讲书人阅读 159,916评论 0赞 349
  • 道士缉凶录：失踪的卖姜人
    文/不坏的土叔 我叫张陵，是天一观的道长。 经常有香客问我，道长，这世上最难降的妖魔是什么？ 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 57,333评论 1赞 288
  • 港岛之恋（遗憾婚礼）
    正文 为了忘掉前任，我火速办了婚礼，结果婚礼上，老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己，他们只是感情好，可当我...
    茶点故事阅读 66,425评论 6赞 386
  • 恶毒庶女顶嫁案：这布局不是一般人想出来的
    文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着，像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上，一...
    开封第一讲书人阅读 50,481评论 1赞 292
  • 城市分裂传说
    那天，我揣着相机与录音，去河边找鬼。 笑死，一个胖子当着我的面吹牛，可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播，决...
    沈念sama阅读 39,491评论 3赞 412
  • 双鸳鸯连环套：你想象不到人心有多黑
    文/苍兰香墨 我猛地睁开眼，长吁一口气：“原来是场噩梦啊……” “哼！你这毒妇竟也来了？” 一声冷哼从身侧响起，我...
    开封第一讲书人阅读 38,268评论 0赞 269
  • 万荣杀人案实录
    序言：老挝万荣一对情侣失踪，失踪者是张志新（化名）和其女友刘颖，没想到半个月后，有当地人在树林里发现了一具尸体，经...
    沈念sama阅读 44,719评论 1赞 307
  • 护林员之死
    正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡，尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,004评论 2赞 328
  • 白月光启示录
    正文 我和宋清朗相恋三年，在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,179评论 1赞 342
  • 活死人
    序言：一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡，死状恐怖，灵堂内的尸体忽然破棺而出，到底是诈尸还是另有隐情，我是刑警宁泽，带...
    沈念sama阅读 34,832评论 4赞 337
  • 日本核电站爆炸内幕
    正文 年R本政府宣布，位于F岛的核电站，受9级特大地震影响，放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜，却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,510评论 3赞 322
  • 男人毒药：我在死后第九天来索命
    文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹，春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,153评论 0赞 21
  • 一桩弑父案，背后竟有这般阴谋
    文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至，却和暖如春，着一层夹袄步出监牢的瞬间，已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,402评论 1赞 268
  • 情欲美人皮
    我被黑心中介骗来泰国打工， 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留，地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,045评论 2赞 365
  • 代替公主和亲
    正文 我出身青楼，却偏偏与公主长得像，于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子，可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,071评论 2赞 352