排序总结

近几天复习了一下排序算法,以此总结加深印象。
首先定义两种原子操作:
void exch(T[] array,int i,int j) :将数组array中的i、j元素互换位置;
boolean less(T a,T b) :比较元素a,b的大小。

原始数组:array

选择排序:[空间复杂度O(1)、时间复杂度O(N^2)]
循环操作,每次选定剩余数组中最小的元素填充到已排序部分的队尾;算法交换次数总是N,比较次数大约是N2/2。运行时间与输入无关、数据移动是最少的。

插入排序:[空间复杂度O(1)、时间复杂度O(N^2)]
循环操作,将下一位元素插入到已排序数组中的合适位置;平均需要N2/4次交换和N2/4次移动;最坏情况N2/2次交换和N2/2次移动;最好情况下进行N-1次比较和0次移动。运行时间取决于初始元素的顺序。对于部分有序的数组的排序更好。
几种常见的部分有序数组:
1.数组中每个与元素距离它的最终位置都不远;
2.一个有序大数组接一个小数组;
3.数组中只有几个元素的位置不确定;

改进点:将内循环中将较大元素向右移动而不总是交换两个元素;
总体来说,插入排序对于部分有序的数组和小规模数字十分有效;一般情况下,插入排序的效率大概是选择排序的两倍;

希尔排序:[空间复杂度O(1)、时间复杂度O(N^(3/2))]
是对于插入排序的改进;对于大规模乱序数组,由于插入排序只能交换相邻两个元素的位置,如果最小元素恰好在数组尽头,就需要N-1此移动。希儿排序交换不相邻元素以对数组的局部进行排序。
核心思想:任意相隔h的元素都是有序的,序列一般选择h = 3h+1,h初始为1,最大不大于N/3。内部使用插入排序变体:
//希尔排序
int N = test.length;
int h = 1;
while (h<N/3) h = 3
h+1;
while (h>=1){
for(int i = h;i<test.length;i++){
for (int j = i;j>=h;j-=h){
compare++;
if(test[j] < test[j-h]){
int temp = test[j];
test[j] = test[j-h];
test[j-h] = temp;
swap++;
}else {
break;
}
}
}
h = h/3;
}

    适用于中等规模的数组。

归并排序:[空间复杂度O(N)、时间复杂度O(NlogN)]
将两个有序小数组归并为大数组,并逐渐合并为大数组;

优化:对于过小的数组使用插入排序

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