排序演算法的分析對比

㈠ 簡述各種排序演算法的優缺點

一、冒泡排序
已知一組無序數據a[1]、a[2]、……a[n]，需將其按升序排列。首先比較a[1]與 a[2]的值，若a[1]大於a[2]則交換 兩者的值，否則不變。再比較a[2]與a[3]的值，若a[2]大於a[3]則交換兩者的值，否則不變。再比 較a[3]與a[4]，以此 類推，最後比較a[n-1]與a[n]的值。這樣處理一輪後，a[n]的值一定是這組數據中最大的。再對a[1]~a[n- 1]以相同方法 處理一輪，則a[n-1]的值一定是a[1]~a[n-1]中最大的。再對a[1]~a[n-2]以相同方法處理一輪，以此類推。共處理 n-1 輪 後a[1]、a[2]、……a[n]就以升序排列了。
優點：穩定；
缺點：慢，每次只能移動相鄰兩個數據。

二、選擇排序
每一趟從待排序的數據元素中選出最小（或最大）的一個元素，順序放在已排好序的數列的最後，直到全部待排序的數 據元素排完。
選擇排序是不穩定的排序方法。
n 個記錄的文件的直接選擇排序可經過n-1 趟直接選擇排序得到有序結果：
①初始狀態：無序區為R[1..n]，有序區為空。
②第1 趟排序 在無序區R[1..n]中選出關鍵字最小的記錄R[k]，將它與無序區的第1 個記錄R[1]交換，使R[1..1]和R[2..n]分別變 為記錄個數增加1 個的新有序區和記錄個數減少1 個的新無序區。
③第i 趟排序
第i 趟排序開始時，當前有序區和無序區分別為R[1..i-1]和R(1≤i≤n-1)。該趟 排序從當前無序區中選出關鍵字最 小的記錄 R[k]，將它與無序區的第1 個記錄R 交換，使R[1..i]和R 分別變為記錄個數增加1 個的新有序區和記錄個數減少 1 個的新無序區。
這樣，n 個記錄的文件的直接選擇排序可經過n-1 趟直接選擇排序得到有序結果。
優點：移動數據的次數已知（n-1 次）；
缺點：比較次數多。

三、插入排序
已知一組升序排列數據a[1]、a[2]、……a[n]，一組無序數據b[1]、 b[2]、……b[m]，需將二者合並成一個升序數列。 首先比較b[1]與a[1]的值，若b[1]大於a[1]，則跳過，比較b[1]與a[2]的值， 若b[1]仍然大於a[2]，則繼續跳過，直 到b[1]小於a 數組中某一數據a[x]，則將a[x]~a[n]分別向後移動一位，將b[1]插入到原來 a[x]的位置這就完成了b[1] 的插入。b[2]~b[m]用相同方法插入。（若無數組a，可將b[1]當作n=1 的數組a）
優點：穩定，快；
缺點：比較次數不一定，比較次數越少，插入點後的數據移動越多，特別是當數據總量龐大的時候，但用鏈表可以解決 這個問題。

四、縮小增量排序
由希爾在1959 年提出，又稱希爾排序(shell 排序)。
已知一組無序數據a[1]、a[2]、……a[n]，需將其按升序排列。發現當n 不大時，插入 排序的效果很好。首先取一增 量d(d<n)，將a[1]、a[1+d]、a[1+2d]……列為第一組，a[2]、a[2+d]、 a[2+2d]……列為第二組……，a[d]、a[2d]、a[3d]……="" 列為最後一組以次類推，在各組內用插入排序，然後取d'<d，重復上述操="" 作，直到d="1。"
優點：快，數據移動少；=""
缺點：不穩定，d="" 的取值是多少，應取多少個不同的值，都無法確切知道，只能憑經驗來取。=""

五、快速排序=""
快速排序是冒泡排序的改進版，是目前已知的最快的排序方法。
="" 已知一組無序數據a[1]、a[2]、……a[n]，需將其按升序排列。首先任取數據a[x]="" 作為基準。比較a[x]與其它數據並="" 排序，使a[x]排在數據的第k="" 位，並且使a[1]~a[k-1]中的每一個數="" 據a[x]，然後采 用分治的策略分別對a[1]~a[k-1]和a[k+1]~a[n] 兩組數據進行快速排序。
優點：極快，數據移動少；
缺點：不穩定。

㈡ 數據結構中比較各種排序演算法 求詳解 ，，，，，，，，，，

排序演算法包括：插入排序、交換排序、選擇排序以及合並排序。

其中插入排序包括直接插入排序和Shell排序，交換排序包括冒泡排序和分化交換排序，選擇排序包括直接選擇排序和堆排序。

這些排序演算法中，直接插入排序、冒泡排序和直接選擇排序這三種排序的演算法平均時間復雜度是O(n的平方)；分化交換排序、堆排序和合並排序這三種排序的演算法平均時間復雜度是

㈢ 幾種排序演算法的比較

一、八大排序演算法的總體比較

4.3、堆的插入：

每次插入都是將新數據放在數組最後。可以發現從這個新數據的父結點到根結點必然為一個有序的數列，然後將這個新數據插入到這個有序數據中

（1）用大根堆排序的基本思想

先將初始數組建成一個大根堆，此對為初始的無序區；

再將最大的元素和無序區的最後一個記錄交換，由此得到新的無序區和有序區，且滿足<=的值；

由於交換後新的根可能違反堆性質，故將當前無序區調整為堆。然後再次將其中最大的元素和該區間的最後一個記錄交換，由此得到新的無序區和有序區，且仍滿足關系的值<=的值，同樣要將其調整為堆；

..........

直到無序區只有一個元素為止；

4.4：應用

尋找M個數中的前K個最小的數並保持有序；

時間復雜度：O(K)[創建K個元素最大堆的時間復雜度] +（M-K）*log(K)[對剩餘M-K個數據進行比較並每次對最大堆進行從新最大堆化]

5.希爾排序

（1）基本思想

先將整個待排序元素序列分割成若乾子序列（由相隔某個「增量」的元素組成的）分別進行直接插入排序，然後依次縮減增量再進行排序，待整個序列中的元素基本有序（增量足夠小）時，再對全體元素進行一次直接插入排序（因為直接插入排序在元素基本有序的情況下，效率很高）；

（2）適用場景

比較在希爾排序中是最主要的操作，而不是交換。用已知最好的步長序列的希爾排序比直接插入排序要快，甚至在小數組中比快速排序和堆排序還快，但在涉及大量數據時希爾排序還是不如快排；

6.歸並排序

（1）基本思想

首先將初始序列的n個記錄看成是n個有序的子序列，每個子序列的長度為1，然後兩兩歸並，得到n/2個長度為2的有序子序列，在此基礎上，再對長度為2的有序子序列進行兩兩歸並，得到若干個長度為4的有序子序列，以此類推，直到得到一個長度為n的有序序列為止；

（2）適用場景

若n較大，並且要求排序穩定，則可以選擇歸並排序；

7.簡單選擇排序

（1）基本思想

第一趟：從第一個記錄開始，將後面n-1個記錄進行比較，找到其中最小的記錄和第一個記錄進行交換；

第二趟：從第二個記錄開始，將後面n-2個記錄進行比較，找到其中最小的記錄和第2個記錄進行交換；

...........

第i趟：從第i個記錄開始，將後面n-i個記錄進行比較，找到其中最小的記錄和第i個記錄進行交換；

以此類推，經過n-1趟比較，將n-1個記錄排到位，剩下一個最大記錄直接排在最後；

㈣ c語言 比較法排序區別

1、穩定排序和非穩定排序的不同

簡單地說就是所有相等的數經過某種排序方法後，仍能保持它們在排序之前的相對次序，我們就說這種排序方法是穩定的。反之，就是非穩定的。

比如：一組數排序前是a1,a2,a3,a4,a5，其中a2=a4，經過某種排序後為a1,a2,a4,a3,a5，則我們說這種排序是穩定的，因為a2排序前在a4的前面，排序後它還是在a4的前面。假如變成a1,a4,a2,a3,a5就不是穩定的了。

2、內排序和外排序的不同

在排序過程中，所有需要排序的數都在內存，並在內存中調整它們的存儲順序，稱為內排序；

在排序過程中，只有部分數被調入內存，並藉助內存調整數在外存中的存放順序排序方法稱為外排序。

3、演算法的時間復雜度和空間復雜度不同

所謂演算法的時間復雜度，是指執行演算法所需要的計算工作量。

一個演算法的空間復雜度，一般是指執行這個演算法所需要的內存空間。

㈤ 幾種排序演算法的比較

1.穩定性比較
插入排序、冒泡排序、二叉樹排序、二路歸並排序及其他線形排序是穩定的
選擇排序、希爾排序、快速排序、堆排序是不穩定的
2.時間復雜性比較
插入排序、冒泡排序、選擇排序的時間復雜性為O(n2)
其它非線形排序的時間復雜性為O(nlog2n)
線形排序的時間復雜性為O(n);
3.輔助空間的比較
線形排序、二路歸並排序的輔助空間為O(n),其它排序的輔助空間為O(1);
4.其它比較
插入、冒泡排序的速度較慢，但參加排序的序列局部或整體有序時，這種排序能達到較快的速度。
反而在這種情況下，快速排序反而慢了。
當n較小時，對穩定性不作要求時宜用選擇排序，對穩定性有要求時宜用插入或冒泡排序。
若待排序的記錄的關鍵字在一個明顯有限范圍內時,且空間允許是用桶排序。
當n較大時，關鍵字元素比較隨機，對穩定性沒要求宜用快速排序。
當n較大時，關鍵字元素可能出現本身是有序的，對穩定性有要求時，空間允許的情況下。
宜用歸並排序。
當n較大時，關鍵字元素可能出現本身是有序的，對穩定性沒有要求時宜用堆排序。

㈥ 幾種經典排序演算法優劣比較的C++程序實現

一、低級排序演算法
1.選擇排序
（1）排序過程
給定一個數值集合，循環遍歷集合，每次遍歷從集合中選擇出最小或最大的放入集合的開頭或結尾的位置，下次循環從剩餘的元素集合中遍歷找出最小的並如上操作，最後直至所有原集合元素都遍歷完畢，排序結束。
（2）實現代碼
//選擇排序法
template
void Sort：：SelectSort（T* array， int size）
{
int minIndex；
for（int i = 0； i < size； i++）
{
minIndex = i；
for（int j = i + 1； j < size； j++）
{
if（array[minIndex] > array[j]）
{
minIndex = j；
}
}
if（minIndex ！= i）
{
Swap（array， i， minIndex）；
}
}
}
（3）分析總結
選擇排序時間復雜度比較高，達到了O（n^2），每次選擇都要遍歷一遍無序區間。選擇排序對一類重要的元素序列具有較好的效率，就是元素規模很大，而排序碼卻比較小的序列。另外要說明的是選擇排序是一種不穩定的排序方法。
2.冒泡排序
（1）排序過程
冒泡排序的過程形如其名，就是依次比較相鄰兩個元素，優先順序高（或大或小）的元素向後移動，直至到達序列末尾，無序區間就會相應地縮小。下一次再從無序區間進行冒泡操作，依此循環直至無序區間為1，排序結束。
（2）實現代碼
//冒泡排序法
template
void Sort：：BubbleSort（T* array， int size）
{
for（int i = 0； i < size； i++）
{
for（int j = 1； j < size - i； j++）
{
if（array[j] < array[j - 1]）
{
Swap（array， j， j - 1）；
}
}
}
}
（3）分析總結
冒泡排序的時間復雜度也比較高，達到O（n^2），每次遍歷無序區間都將優先順序高的元素移動到無序區間的末尾。冒泡排序是一種穩定的排序方式。
二、高級排序演算法
（1）排序過程
歸並排序的原理比較簡單，也是基於分治思想的。它將待排序的元素序列分成兩個長度相等的子序列，然後為每一個子序列排序，然後再將它們合並成一個序列。
（2）實現代碼
//歸並排序
template
void Sort：：MergeSort（T* array， int left， int right）
{
if（left < right）
{
int mid = （left + right） / 2；
MergeSort（array， left， mid）；
MergeSort（array， mid + 1， right）；
Merge（array， left， mid， right）；
}
}
//合並兩個已排好序的子鏈
template
void Sort：：Merge（T* array， int left， int mid， int right）
{
T* temp = new T[right - left + 1]；
int i = left， j = mid + 1， m = 0；
while（i <= mid && j <= right）
{
if（array[i] < array[j]）
{
temp[m++] = array[i++]；
}
else
{
temp[m++] = array[j++]；
}
}
while（i <= mid）
{
temp[m++] = array[i++]；
}
while（j <= right）
{
temp[m++] = array[j++]；
}
for（int n = left， m = 0； n <= right； n++， m++）
{
array[n] = temp[m]；
}
delete temp；
}
（3）分析總結
歸並排序最好、最差和平均時間復雜度都是O（nlogn），是一種穩定的排序演算法。

㈦ 常用的數據排序演算法有哪些,各有什麼特點舉例結合一種排序演算法並應用數組進行數據排序。

排序簡介
排序是數據處理中經常使用的一種重要運算,在計算機及其應用系統中,花費在排序上的時間在系統運行時間中佔有很大比重;並且排序本身對推動演算法分析的發展也起很大作用。目前已有上百種排序方法，但尚未有一個最理想的盡如人意的方法，本章介紹常用的如下排序方法，並對它們進行分析和比較。

1、插入排序（直接插入排序、折半插入排序、希爾排序）；
2、交換排序（起泡排序、快速排序）；
3、選擇排序（直接選擇排序、堆排序）；
4、歸並排序；
5、基數排序；

學習重點
1、掌握排序的基本概念和各種排序方法的特點，並能加以靈活應用；
2、掌握插入排序(直接插入排序、折半插入排序、希爾排序)、交換排序（起泡排序、快速排序）、選擇排序（直接選擇排序、堆排序）、二路歸並排序的方法及其性能分析方法；
3、了解基數排序方法及其性能分析方法。

排序（sort）或分類

所謂排序，就是要整理文件中的記錄，使之按關鍵字遞增(或遞減)次序排列起來。其確切定義如下：
輸入：n個記錄R1，R2，…，Rn，其相應的關鍵字分別為K1，K2，…，Kn。
輸出：Ril，Ri2，…，Rin，使得Ki1≤Ki2≤…≤Kin。(或Ki1≥Ki2≥…≥Kin)。

1．被排序對象--文件
被排序的對象--文件由一組記錄組成。
記錄則由若干個數據項(或域)組成。其中有一項可用來標識一個記錄，稱為關鍵字項。該數據項的值稱為關鍵字(Key)。
注意：
在不易產生混淆時，將關鍵字項簡稱為關鍵字。

2．排序運算的依據--關鍵字
用來作排序運算依據的關鍵字，可以是數字類型，也可以是字元類型。
關鍵字的選取應根據問題的要求而定。
【例】在高考成績統計中將每個考生作為一個記錄。每條記錄包含准考證號、姓名、各科的分數和總分數等項內容。若要惟一地標識一個考生的記錄，則必須用"准考證號"作為關鍵字。若要按照考生的總分數排名次，則需用"總分數"作為關鍵字。

排序的穩定性

當待排序記錄的關鍵字均不相同時，排序結果是惟一的，否則排序結果不唯一。
在待排序的文件中，若存在多個關鍵字相同的記錄，經過排序後這些具有相同關鍵字的記錄之間的相對次序保持不變，該排序方法是穩定的；若具有相同關鍵字的記錄之間的相對次序發生變化，則稱這種排序方法是不穩定的。
注意：
排序演算法的穩定性是針對所有輸入實例而言的。即在所有可能的輸入實例中，只要有一個實例使得演算法不滿足穩定性要求，則該排序演算法就是不穩定的。

排序方法的分類

1．按是否涉及數據的內、外存交換分
在排序過程中，若整個文件都是放在內存中處理，排序時不涉及數據的內、外存交換，則稱之為內部排序(簡稱內排序)；反之，若排序過程中要進行數據的內、外存交換，則稱之為外部排序。
注意：
① 內排序適用於記錄個數不很多的小文件
② 外排序則適用於記錄個數太多，不能一次將其全部記錄放人內存的大文件。

2．按策略劃分內部排序方法
可以分為五類：插入排序、選擇排序、交換排序、歸並排序和分配排序。

排序演算法分析

1．排序演算法的基本操作
大多數排序演算法都有兩個基本的操作：
(1) 比較兩個關鍵字的大小；
(2) 改變指向記錄的指針或移動記錄本身。
注意：
第(2)種基本操作的實現依賴於待排序記錄的存儲方式。

2．待排文件的常用存儲方式
（1） 以順序表(或直接用向量)作為存儲結構
排序過程：對記錄本身進行物理重排（即通過關鍵字之間的比較判定，將記錄移到合適的位置）

（2） 以鏈表作為存儲結構
排序過程：無須移動記錄，僅需修改指針。通常將這類排序稱為鏈表(或鏈式)排序；

（3） 用順序的方式存儲待排序的記錄，但同時建立一個輔助表(如包括關鍵字和指向記錄位置的指針組成的索引表)
排序過程：只需對輔助表的表目進行物理重排（即只移動輔助表的表目，而不移動記錄本身）。適用於難於在鏈表上實現，仍需避免排序過程中移動記錄的排序方法。

3．排序演算法性能評價
（1） 評價排序演算法好壞的標准
評價排序演算法好壞的標准主要有兩條：
① 執行時間和所需的輔助空間
② 演算法本身的復雜程度

（2） 排序演算法的空間復雜度
若排序演算法所需的輔助空間並不依賴於問題的規模n，即輔助空間是O(1)，則稱之為就地排序(In-PlaceSou)。
非就地排序一般要求的輔助空間為O(n)。

（3） 排序演算法的時間開銷
大多數排序演算法的時間開銷主要是關鍵字之間的比較和記錄的移動。有的排序演算法其執行時間不僅依賴於問題的規模，還取決於輸入實例中數據的狀態。

文件的順序存儲結構表示

#define n l00 //假設的文件長度，即待排序的記錄數目
typedef int KeyType； //假設的關鍵字類型
typedef struct{ //記錄類型
KeyType key； //關鍵字項
InfoType otherinfo；//其它數據項，類型InfoType依賴於具體應用而定義
}RecType；
typedef RecType SeqList[n+1]；//SeqList為順序表類型，表中第0個單元一般用作哨兵
注意：
若關鍵字類型沒有比較算符，則可事先定義宏或函數來表示比較運算。
【例】關鍵字為字元串時，可定義宏"#define LT(a，b)(Stromp((a)，(b))<0)"。那麼演算法中"a<b"可用"LT(a，b)"取代。若使用C++，則定義重載的算符"<"更為方便。

按平均時間將排序分為四類：

（1）平方階(O(n2))排序
一般稱為簡單排序，例如直接插入、直接選擇和冒泡排序；

（2）線性對數階(O(nlgn))排序
如快速、堆和歸並排序；

（3）O(n1+￡)階排序
￡是介於0和1之間的常數，即0<￡<1，如希爾排序；

（4）線性階(O(n))排序
如桶、箱和基數排序。

各種排序方法比較

簡單排序中直接插入最好，快速排序最快，當文件為正序時，直接插入和冒泡均最佳。

影響排序效果的因素

因為不同的排序方法適應不同的應用環境和要求，所以選擇合適的排序方法應綜合考慮下列因素：
①待排序的記錄數目n；
②記錄的大小(規模)；
③關鍵字的結構及其初始狀態；
④對穩定性的要求；
⑤語言工具的條件；
⑥存儲結構；
⑦時間和輔助空間復雜度等。

不同條件下，排序方法的選擇

(1)若n較小(如n≤50)，可採用直接插入或直接選擇排序。
當記錄規模較小時，直接插入排序較好；否則因為直接選擇移動的記錄數少於直接插人，應選直接選擇排序為宜。
(2)若文件初始狀態基本有序(指正序)，則應選用直接插人、冒泡或隨機的快速排序為宜；
(3)若n較大，則應採用時間復雜度為O(nlgn)的排序方法：快速排序、堆排序或歸並排序。
快速排序是目前基於比較的內部排序中被認為是最好的方法，當待排序的關鍵字是隨機分布時，快速排序的平均時間最短；
堆排序所需的輔助空間少於快速排序，並且不會出現快速排序可能出現的最壞情況。這兩種排序都是不穩定的。
若要求排序穩定，則可選用歸並排序。但本章介紹的從單個記錄起進行兩兩歸並的 排序演算法並不值得提倡，通常可以將它和直接插入排序結合在一起使用。先利用直接插入排序求得較長的有序子文件，然後再兩兩歸並之。因為直接插入排序是穩定的，所以改進後的歸並排序仍是穩定的。

4)在基於比較的排序方法中，每次比較兩個關鍵字的大小之後，僅僅出現兩種可能的轉移，因此可以用一棵二叉樹來描述比較判定過程。
當文件的n個關鍵字隨機分布時，任何藉助於"比較"的排序演算法，至少需要O(nlgn)的時間。
箱排序和基數排序只需一步就會引起m種可能的轉移，即把一個記錄裝入m個箱子之一，因此在一般情況下，箱排序和基數排序可能在O(n)時間內完成對n個記錄的排序。但是，箱排序和基數排序只適用於像字元串和整數這類有明顯結構特徵的關鍵字，而當關鍵字的取值范圍屬於某個無窮集合(例如實數型關鍵字)時，無法使用箱排序和基數排序，這時只有藉助於"比較"的方法來排序。
若n很大，記錄的關鍵字位數較少且可以分解時，採用基數排序較好。雖然桶排序對關鍵字的結構無要求，但它也只有在關鍵字是隨機分布時才能使平均時間達到線性階，否則為平方階。同時要注意，箱、桶、基數這三種分配排序均假定了關鍵字若為數字時，則其值均是非負的，否則將其映射到箱(桶)號時，又要增加相應的時間。
(5)有的語言(如Fortran，Cobol或Basic等)沒有提供指針及遞歸，導致實現歸並、快速(它們用遞歸實現較簡單)和基數(使用了指針)等排序演算法變得復雜。此時可考慮用其它排序。
(6)本章給出的排序演算法，輸人數據均是存儲在一個向量中。當記錄的規模較大時，為避免耗費大量的時間去移動記錄，可以用鏈表作為存儲結構。譬如插入排序、歸並排序、基數排序都易於在鏈表上實現，使之減少記錄的移動次數。但有的排序方法，如快速排序和堆排序，在鏈表上卻難於實現，在這種情況下，可以提取關鍵字建立索引表，然後對索引表進行排序。然而更為簡單的方法是：引人一個整型向量t作為輔助表，排序前令t[i]=i(0≤i<n)，若排序演算法中要求交換R[i]和R[j]，則只需交換t[i]和t[j]即可；排序結束後，向量t就指示了記錄之間的順序關系：
R[t[0]].key≤R[t[1]].key≤…≤R[t[n-1]].key
若要求最終結果是：
R[0].key≤R[1].key≤…≤R[n-1].key
則可以在排序結束後，再按輔助表所規定的次序重排各記錄，完成這種重排的時間是O(n)。