十大经典排序算法原理与实现

倾城之泪 2020-02-20 ⋅ 21 阅读

排序算法是计算机科学中非常重要的基本算法之一,它的作用是按照一定的规则将一组数据按照升序或降序排列。排序算法有很多种,但其中有十种经典的排序算法被广泛应用于各种场景中。本文将介绍这十种经典排序算法的原理和实现。

1. 冒泡排序(Bubble Sort)

冒泡排序是一种简单直观的排序算法。它重复地走访过要排序的序列,比较每一对相邻元素,如果顺序错误就进行交换。时间复杂度是O(n^2)。

2. 选择排序(Selection Sort)

选择排序是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是每次从待排序的数据中选择最小(或最大)的元素,放到已排序序列的末尾。时间复杂度是O(n^2)。

3. 插入排序(Insertion Sort)

插入排序是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是每次将一个待排序的元素,按照正确的顺序插入到已排序的序列中。时间复杂度是O(n^2)。

4. 希尔排序(Shell Sort)

希尔排序是一种改进的插入排序算法。它的原理是将待排序序列按照一定的增量分组,对每个分组进行插入排序,然后逐渐缩小增量直至为1,最后对整个序列进行插入排序。时间复杂度介于O(n)和O(n^2)之间。

5. 归并排序(Merge Sort)

归并排序是一种分治法排序算法。它的原理是将待排序序列分成若干个子序列,对每个子序列进行排序,然后合并这些排序后的子序列。时间复杂度是O(nlogn)。

6. 快速排序(Quick Sort)

快速排序是一种分治法排序算法。它的原理是选择一个基准元素,将序列分为两部分,比基准元素小的放左边,比基准元素大的放右边,然后递归地对两部分进行排序。时间复杂度是O(nlogn)。

7. 堆排序(Heap Sort)

堆排序是一种树形选择排序算法。它的原理是将序列构建成一个大顶堆或小顶堆,然后将堆顶元素与末尾元素交换,然后重新调整堆以保证堆的性质,重复进行交换和调整的过程,最后得到排序后的序列。时间复杂度是O(nlogn)。

8. 计数排序(Counting Sort)

计数排序是一种非基于比较的排序算法。它的原理是统计待排序序列中每个元素出现的次数,然后根据统计信息将元素按照顺序放入有序序列中。时间复杂度是O(n+k),其中k为序列中元素的范围。

9. 桶排序(Bucket Sort)

桶排序是一种非基于比较的排序算法。它的原理是将待排序序列分成若干个桶,每个桶内部进行排序,然后将所有桶中的元素按照顺序合并起来。时间复杂度是O(n+k),其中k为桶的个数。

10. 基数排序(Radix Sort)

基数排序是一种非基于比较的排序算法。它的原理是将待排序序列按照位数依次进行排序,从最低有效位到最高有效位,每个位上使用稳定的排序算法。时间复杂度是O(d(n+k)),其中d为位数,k为进制。

以上是十种经典排序算法的原理和实现方式。每种排序算法都有自己的特点和适用场景,选择合适的排序算法可以提高排序效率。在实际应用中,可以根据数据规模、数据分布和计算资源等因素来选择合适的排序算法。


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