线性时间排序算法

1. 下列属于线性时间的排序算法是： （ ） A.冒泡排序 B.选择排序 C.桶排序 D.快速排序

下列属于线性时间的排序算法是：C.桶排序

2. 排序算法总结

排序算法是什么?有多少种?排序算法总结又是怎样?以下是为您整理的排序算法总结，供您参考!

【排序算法总结】

排序算法：一种能将一串数据依照特定的排序方式进行排列的一种算法。

排序算法性能：取决于时间和空间复杂度，其次还得考虑稳定性，及其适应的场景。

稳定性：让原本有相等键值的记录维持相对次序。也就是若一个排序算法是稳定的，当有俩个相等键值的记录R和S，且原本的序列中R在S前，那么排序后的列表中R应该也在S之前。

以下来总结常用的排序算法，加深对排序的理解。

冒泡排序

原理

俩俩比较相邻记录的排序码，若发生逆序，则交旅派配换;有俩种方式进行冒泡，一种是先把小的冒泡到前边去，另一种是把大的元素冒泡到后边。

性能

时间复杂度为O(N^2)，空间复杂度为O(1)。排序是稳定的，排序比较次数与初始序列无关，但交换次数与初始序列有关。

优化

若初始序列就是排序好的，对于冒泡排序仍然还要比较O(N^2)次，但无交换次数。可根据这个进行优化，设置一个flag，当在一趟序列中没有发生交换，则该序列已排序好，但优化后排序的时间复杂度没有发生量级的改变。

代码

插入排序

原理

依次选择一个待排序的数据，插入到前边已排好序的序列中。

性能

时间复杂度为O(N^2)，空间复杂度为O(1)。算法是稳定的，比较次数和交换次数都与初始序列有关。

优化

直接插入排序每次往前插入时，是按顺序依次往前找，可在这里进行优化，往前找合适的插入位置时采用二分查找的方式，即折半插入。

折半插入排序相对直接插入排序而言：平均性能更快，时间复杂度降至O(NlogN)，排序是稳定的，但排序的比较次数与初始序列无关，总是需要foor(log(i))+1次排序比较。

使用场景

当数据基本有序时，采用插入排序可以明显减少数据交换和数据移动次数，进而提升排序效率。

代码

希尔排拆指序

原理

插入排序的改进版，是基于插入排序的以下俩点性质而提出的改进方法：

插入排序对几乎已排好序的数据操作时，效率很高，可以达到线性排序的效率。

但插入排序在每次往前插入时只能将数据移动一位，效率比较低。

所以希尔排序的思想是：

先是取一个合适的gap

缩小间隔gap，例如去gap=ceil(gap/2)，重复上述子序列划分和排序

直到，最后gap=1时，将所有元素放在同一个序列中进行插入排序为止。

性能

开始时，gap取值较大，子序列中的元素较少，排序速度快，克服了直接插入排序的缺点;其次，gap值逐渐变小后，虽然子序列的元素逐渐变多，但大多元素已基本有序，所以继承了直接插入排序的优点，能以近线性的速度排好序。

代码

选择排序

原理

每次从未排序的序列中找到最小值，记录并最后存放到已排序序羡碰列的末尾

性能

时间复杂度为O(N^2)，空间复杂度为O(1)，排序是不稳定的(把最小值交换到已排序的末尾导致的)，每次都能确定一个元素所在的最终位置，比较次数与初始序列无关。

代码

快速排序

原理

分而治之思想：

Divide：找到基准元素pivot，将数组A[p..r]划分为A[p..pivotpos-1]和A[pivotpos+1…q]，左边的元素都比基准小，右边的元素都比基准大;

Conquer：对俩个划分的数组进行递归排序;

Combine：因为基准的作用，使得俩个子数组就地有序，无需合并操作。

性能

快排的平均时间复杂度为O(NlogN)，空间复杂度为O(logN)，但最坏情况下，时间复杂度为O(N^2)，空间复杂度为O(N);且排序是不稳定的，但每次都能确定一个元素所在序列中的最终位置，复杂度与初始序列有关。

优化

当初始序列是非递减序列时，快排性能下降到最坏情况，主要因为基准每次都是从最左边取得，这时每次只能排好一个元素。

所以快排的优化思路如下：

优化基准，不每次都从左边取，可以进行三路划分，分别取最左边，中间和最右边的中间值，再交换到最左边进行排序;或者进行随机取得待排序数组中的某一个元素，再交换到最左边，进行排序。

在规模较小情况下，采用直接插入排序

代码

归并排序

原理

分而治之思想：

Divide：将n个元素平均划分为各含n/2个元素的子序列;

Conquer：递归的解决俩个规模为n/2的子问题;

Combine：合并俩个已排序的子序列。

性能

时间复杂度总是为O(NlogN)，空间复杂度也总为为O(N)，算法与初始序列无关，排序是稳定的。

优化

优化思路：

在规模较小时，合并排序可采用直接插入;

在写法上，可以在生成辅助数组时，俩头小，中间大，这时不需要再在后边加俩个while循环进行判断，只需一次比完。

代码

堆排序

原理

堆的性质：

是一棵完全二叉树

每个节点的值都大于或等于其子节点的值，为最大堆;反之为最小堆。

堆排序思想：

将待排序的序列构造成一个最大堆，此时序列的最大值为根节点

依次将根节点与待排序序列的最后一个元素交换

再维护从根节点到该元素的前一个节点为最大堆，如此往复，最终得到一个递增序列

性能

时间复杂度为O(NlogN)，空间复杂度为O(1)，因为利用的排序空间仍然是初始的序列，并未开辟新空间。算法是不稳定的，与初始序列无关。

使用场景

想知道最大值或最小值时，比如优先级队列，作业调度等场景。

代码

计数排序

原理

先把每个元素的出现次数算出来，然后算出该元素所在最终排好序列中的绝对位置(最终位置)，再依次把初始序列中的元素，根据该元素所在最终的绝对位置移到排序数组中。

性能

时间复杂度为O(N+K)，空间复杂度为O(N+K)，算法是稳定的，与初始序列无关，不需要进行比较就能排好序的算法。

使用场景

算法只能使用在已知序列中的元素在0-k之间，且要求排序的复杂度在线性效率上。

代码

桶排序

原理

根据待排序列元素的大小范围，均匀独立的划分M个桶

将N个输入元素分布到各个桶中去

再对各个桶中的元素进行排序

此时再按次序把各桶中的元素列出来即是已排序好的。

性能

时间复杂度为O(N+C)，O(C)=O(M(N/M)log(N/M))=O(NlogN-NlogM)，空间复杂度为O(N+M)，算法是稳定的，且与初始序列无关。

使用场景

算法思想和散列中的开散列法差不多，当冲突时放入同一个桶中;可应用于数据量分布比较均匀，或比较侧重于区间数量时。

基数排序

原理

对于有d个关键字时，可以分别按关键字进行排序。有俩种方法：

MSD：先从高位开始进行排序，在每个关键字上，可采用计数排序

LSD：先从低位开始进行排序，在每个关键字上，可采用桶排序

性能

时间复杂度为O(d*(N+K))，空间复杂度为O(N+K)。

总结

以上排序算法的时间、空间与稳定性的总结如下：

3. 几种常见简单排序算法

排序算法一般分为以下几种：
（1）非线性时间比较类排序：交换类排序（快速排序和冒泡排序）、插入类排序（简单插入排序和希尔排序）、选择类排序（简单选择排序和堆排序）、归并排序（二路归并排序和多路归并排序）；
（2）线性时间非比较类排序：计数排序、基数排序和桶排序。

4. 桶排序怎么实现

桶排序的实验如下：

桶排序 (Bucket sort)或所谓的箱排序，是一个排序算法，工作的原理是将数组分到有限数量的桶子里。每个桶子再个别排序（有可能再使用别皮明的排序算法或是以递归方式继续使用桶排序进行排序）。

桶排序是鸽巢运拿排序的一种归纳结果。当要被排序的数组内的数值是均匀分配的时候，桶排序使用线性时间（Θ（n））。但桶排序并不是 比较排序，他不受到O(nlogn) 下限的影响。

处理大量重复元素的情况：对于存在大量重复元素的情况，桶排序的效率也会比其他排序算法高。因为桶排序在统计每个元素出现次数的过程中，相同元素只需计数一次，并存放在同一个桶里，不需要进行额外的比较和交换操作。

作为其他排序算法的优化：桶排序还可以作为其他排序算法的优化，提高其排序效率。比如，在快速排序中，每次选取的枢轴元素可能会导致某些分区的长度远大于另一些分区，这就会影响快排的效率。此时可以使用桶排序对枢轴元素进行预处理，将数据分成若干个区域，再对燃悄告每个区域内的元素进行快排。

5. JAVA中有哪几种常用的排序方法

1、冒泡排序
冒泡排序是一个比较简单的排序方法。在待排序的数列基本有序的情况下排序速度较快。若要排序的数有n个，则需要n-1轮排序，第j轮排序中，从第一个数开始，相邻两数比较，若不符合所要求的顺序，则交换两者的位置；直到第n+1-j个数为止，第一个数与第二个数比较，第二个数与第三个数比较，......，第n-j个与第n+1-j个比较，共比较n-1次。此时第n+1-j个位置上的数已经按要求排好，所以不参加以后的比较和交换操作。例如：第一轮排序：第一个数与第二个数进行比较，若不符合要求的顺序，则交换两者的位置，否则继续进行二个数与第三个数比较......。直到完成第n-1个数与第n个数的比较。此时第n个位置上的数已经按要求排好，它不参与以后的比较和交换操作；第二轮排序：第一个数与第二个数进行比较，......直到完成第n-2个数与第n-1个数的比较；......第n-1轮排序：第一个数与第二个数进行比较，若符合所要求的顺序，则结束冒泡法排序；若不符合要求的顺序，则交换两者的位置，然后结束冒泡法排序。
共n-1轮排序处理，第j轮进行n-j次比较和至多n-j次交换。
从以上排序过程可以看出，较大的数像气泡一样向上冒，而较小的数往下沉，故称冒泡法。

2、选择排序
选择法的原理是先将第一个数与后面的每一个数依次比较,不断将将小的赋给第一个数,从而找出最小的,然后第二个数与后面的每一个数依次比较,从而找出第二小的,然后第三个数与后面的

3、插入排序
插入排序的原理是对数组中的第i个元素，认为它前面的i-1个已经排序好，然后将它插入到前面的i-1个元素中。插入排序对少量元素的排序较为有效.

4、快速排序
快速排序是对冒泡排序的一种改进。它的基本思想是：通过一次排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小，然后再按次方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此大道整个数据变成有序序列。