各種排序演算法性能比較

❶ 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。

❷ 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。

❸ 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；

❹ 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。