【超详细】八大排序算法的各项比较以及各自特点

1.选择排序---直接选择排序

每一次从待排序的数据元素中选出最小(或最大)的一个元素,存放在序列的起始位置,直到全部待排序的 数据元素排完 。

找出序列中的最小关键字,然后将这个元素与序列首端元素交换位置。例如,序列前i个元素已经有序,从第i+1到第n个元素中选择关键字最小的元素,假设第j个元素为最小元素,则交换第j个元素与第i+1个元素的位置。依次执行此操作,直到第n-1个元素也被确定。

直接选择排序的特性总结:

直接选择排序思考非常好理解,但是效率不是很好。实际中很少使用

时间复杂度:O(N^2)

空间复杂度:O(1)

稳定性:不稳定



2.选择排序---堆排序

堆排序(Heapsort)是指利用堆积树(堆)这种数据结构所设计的一种排序算法,它是选择排序的一种。它是 通过堆来进行选择数据。需要注意的是排升序要建大堆,排降序建小堆。

堆的插入:

每次插入都是将新数据放在数组最后。可以发现从这个新数据的父结点到根结点必然为一个有序的数列,然后将这个新数据插入到这个有序数据中,在这个过程中要进行比较。

1.排大堆,就是最小的放在最上面,也就是升序

2.排小堆,就是最大的放在最上面,也就是降序 


堆排序的特性总结:

堆排序使用堆来选数,效率就高了很多。

时间复杂度:O(N*logN)

空间复杂度:O(1)

稳定性:不稳定

应用:寻找M个数中的前K个最小的数并保持有序



3.插入排序---直接插入排序

插入第i(i>=1)个元素时,前面的array[0],array[1],…,array[i-1]已经排好序,此时用array[i]的排序码与 array[i-1],array[i-2],…的排序码顺序进行比较,找到插入位置即将array[i]插入,原来位置上的元素顺序后移

直接插入排序的特性总结:

元素集合越接近有序,直接插入排序算法的时间效率越高

 时间复杂度:O(N^2)

 空间复杂度:O(1),它是一种稳定的排序算法

稳定性:稳定



 4.插入排序---希尔排序

希尔排序法又称缩小增量法。希尔排序法的基本思想是:先选定一个整数,把待排序文件中所有记录分成个 组,所有距离为的记录分在同一组内,并对每一组内的记录进行排序。然后,取,重复上述分组和排序的工 作。当到达=1时,所有记录在统一组内排好序。

适用场景

比较在希尔排序中是最主要的操作,而不是交换。用已知最好的步长序列的希尔排序比直接插入排序要快,甚至在小数组中比快速排序和堆排序还快,但在涉及大量数据时希尔排序还是不如快排;

适合小数组小数据。

希尔排序的特性总结:

 希尔排序是对直接插入排序的优化。

 当gap > 1时都是预排序,目的是让数组更接近于有序。当gap == 1时,数组已经接近有序的了,这样就 会很快。这样整体而言,可以达到优化的效果。我们实现后可以进行性能测试的对比。

 希尔排序的时间复杂度不好计算,需要进行推导,推导出来平均时间复杂度: O(N^1.3—N^2)

 稳定性:不稳定



5.交换排序---冒泡排序

比较两个记录键值的大小,如果这两个记录键值的大小出现逆序,则交换这两个记录,这样将键值较小的记录向序列前部移动,键值较大的记录向序列后部移动

冒泡排序的特性总结:

 冒泡排序是一种非常容易理解的排序

 时间复杂度:O(N^2)

 空间复杂度:O(1)

 稳定性:稳定

缺点:慢,每次只能移动两个相邻的数据;



6.交换排序---快速排序

快速排序是Hoare于1962年提出的一种二叉树结构的交换排序方法,其基本思想为:任取待排序元素序列中 的某元素作为基准值,按照该排序码将待排序集合分割成两子序列,左子序列中所有元素均小于基准值,右 子序列中所有元素均大于基准值,然后最左右子序列重复该过程,直到所有元素都排列在相应位置上为止。

将区间按照基准值划分为左右两半部分的常见方式有:

hoare版本

挖坑法

前后指针版本

快速排序的特性总结:

 快速排序整体的综合性能和使用场景都是比较好的,所以才敢叫快速排序

 时间复杂度:O(N*logN)

 空间复杂度:O(logN)

 稳定性:不稳定

适用场景:在给大量数据排序的时候,快排的效率尤为明显

效率:此排序算法的效率在序列越乱的时候,效率越高。在数据有序时,会退化成冒泡排序;



7. 归并排序

基本思想:

归并排序(MERGE-SORT)是建立在归并操作上的一种有效的排序算法,该算法是采用分治法(Divide and Conquer)的一个非常典型的应用。将已有序的子序列合并,得到完全有序的序列;即先使每个子序列有 序,再使子序列段间有序。若将两个有序表合并成一个有序表,称为二路归并。 

归并排序的特性总结:

 归并的缺点在于需要O(N)的空间复杂度,归并排序的思考更多的是解决在磁盘中的外排序问题。

 时间复杂度:O(N*logN)

 空间复杂度:O(N)

 稳定性:稳定 

适用场景:若n较大,并且要求排序稳定,则可以选择归并排序;



8.基数排序

基数排序的思想是按照组成关键字的各个数位进行排序,它是分配排序的一种。假如关键字是十进制数字,那么令r=10,d是所有关键字中的最大位数(位数小于d的数字,在前方补0)。基数排序可以从最低有效位开始,也可以从最高有效位开始。

  基数排序的思想是:设立r个队列,编号分别为0,1,2,3…,r-1。首先按照最低有效位的值,将n个关键字放置到r个队列中,然后从小到大将元素收集起来,再按照次低位的值将元素放置到各个队列中,再进行收集,重复上述过程,直到收集完毕为止。



作者:九江董熙的原创文章

原文链接:https://blog.csdn.net/qq_45615577/article/details/115257685

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