数据结构各种排序方法的综合比较

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数据结构排序有趣案例

数据结构排序有趣案例

数据结构排序有趣案例

摘要:

一、引言

二、冒泡排序

三、选择排序

四、插入排序

五、快速排序

六、归并排序

七、堆排序

八、计数排序

九、桶排序

十、基数排序

十一、案例总结

正文:

一、引言

数据结构排序是计算机科学中非常基本的概念,理解并掌握各种排序算法对于编程工作至关重要。本文将介绍一些有趣的案例,以帮助大家更好地理解各种排序算法。

二、冒泡排序

冒泡排序是一种简单的排序算法,通过重复遍历列表,比较相邻的两个元素并交换位置,直到列表完全有序。冒泡排序的时间复杂度为O(n^2),但在

某些特定情况下,例如列表已经基本有序,其性能可能会提高。

三、选择排序

选择排序与冒泡排序类似,但每一轮迭代中,选择最小(或最大)的元素与当前元素交换位置。选择排序的时间复杂度也为O(n^2),同样存在冒泡排序的局限性。

四、插入排序

插入排序将未排序的元素逐一插入已排序的部分,使之成为一个有序列表。插入排序的时间复杂度为O(n^2),但其实现简单,适用于数据量较小的情况。

五、快速排序

快速排序是一种高效的排序算法,基于分治思想,将列表分为较小和较大的两部分,然后递归地对两部分进行排序。快速排序的时间复杂度为

O(nlogn),但在最坏情况下,如输入为逆序或顺序,时间复杂度可能退化至O(n^2)。

六、归并排序

归并排序也是一种分治算法,通过将列表分为两半,递归地对两半进行排序,然后将排序好的两部分合并。归并排序的时间复杂度为O(nlogn),但其空间复杂度为O(n)。

七、堆排序

堆排序利用了二叉堆这种特殊的数据结构进行排序。堆排序的过程包括两个主要步骤:构建初始堆和交换堆顶元素与末尾元素,然后重新调整堆结构。堆排序的时间复杂度为O(nlogn),但其实现较为复杂。

数据结构排序实验报告

数据结构排序实验报告

数据结构排序实验报告

数据结构排序实验报告

引言:

数据结构是计算机科学中的重要概念之一,它涉及到数据的组织、存储和操作

方式。排序是数据结构中的基本操作之一,它可以将一组无序的数据按照特定

的规则进行排列,从而方便后续的查找和处理。本实验旨在通过对不同排序算

法的实验比较,探讨它们的性能差异和适用场景。

一、实验目的

本实验的主要目的是通过实际操作,深入理解不同排序算法的原理和实现方式,并通过对比它们的性能差异,选取合适的排序算法用于不同场景中。

二、实验环境和工具

实验环境:Windows 10 操作系统

开发工具:Visual Studio 2019

编程语言:C++

三、实验过程

1. 实验准备

在开始实验之前,我们需要先准备一组待排序的数据。为了保证实验的公正性,我们选择了一组包含10000个随机整数的数据集。这些数据将被用于对比各种

排序算法的性能。

2. 实验步骤

我们选择了常见的五种排序算法进行实验比较,分别是冒泡排序、选择排序、

插入排序、快速排序和归并排序。

- 冒泡排序:该算法通过不断比较相邻元素的大小,将较大的元素逐渐“冒泡”到数组的末尾。实现时,我们使用了双重循环来遍历整个数组,并通过交换元素的方式进行排序。

- 选择排序:该算法通过不断选择数组中的最小元素,并将其放置在已排序部分的末尾。实现时,我们使用了双重循环来遍历整个数组,并通过交换元素的方式进行排序。

- 插入排序:该算法将数组分为已排序和未排序两部分,然后逐个将未排序部分的元素插入到已排序部分的合适位置。实现时,我们使用了循环和条件判断来找到插入位置,并通过移动元素的方式进行排序。

数据结构 排序方法

数据结构 排序方法

数据结构排序方法

排序是一种对数据进行重新排列的操作,常用于将无序的数据按照某种规则进行排列,以方便后续的查找、插入和删除等操作。在实际应用中,排序算法的速度和效率对于处理大量数据至关重要,因此选择适合的排序方法是至关重要的。

在数据结构中,常见的排序方法有插入排序、冒泡排序、选择排序、堆排序、快速排序、归并排序和基数排序等。下面将逐一介绍这些排序方法的原理和特点。

插入排序是一种简单直观的排序方法,它的基本思想是将未排序的元素逐一插入到已排序的序列中,使之保持有序。具体实现时,通过比较待插入元素和已排序序列中元素的大小,找到插入位置,并将待插入元素插入到合适的位置。插入排序的时间复杂度为O(n^2),在处理小型数据集时表现良好。

冒泡排序是一种简单的交换排序方法,它的基本思想是通过不断比较和交换相邻的元素,将较大的元素逐渐移动到序列的末尾。具体实现时,从头开始依次比较相邻两个元素的大小,若前者大于后者,则进行交换。冒泡排序的时间复杂度为O(n^2),在处理小型数据集时表现较好。

选择排序是一种简单直观的排序方法,它的基本思想是找到未排序序列中的最小(或最大)元素,将其放置在已排序序列的末尾。具体实现时,通过不断选择未排序序列中的最小元素,然后将其放置在已排序序列的末尾。选择排序的时间复杂度为O(n^2),在处理小型数据集时表现较好。

堆排序是一种高效的排序方法,它的基本思想是通过构建二叉堆,将序列转化为一个完全二叉树。具体实现时,首先将序列转化为最大(或最小)堆,然后进行堆排序。堆排序的时间复杂度为O(nlogn),在处理大型数据集时表现较好。

大数据结构课程设计-排序算法比较【完整版】

大数据结构课程设计-排序算法比较【完整版】

XXXXXX大学《数据结构》课程设计报告

目录

排序算法比较

一、需求分析

二、程序的主要功能

三、程序运行平台

四、数据结构

五、算法及时间复杂度

六、测试用例

七、程序源代码

二感想体会与总结

排序算法比较

一、需求分析

利用随机函数产生N个随机整数(N = 500,1000,1500,2000,2500,…,30000),利用直接插入排序、折半插入排序,起泡排序、快速排序、选择排序、堆排序,基数排序七种排序方法(可添加其它排序方法)进行排序(结果为由小到大的顺序),并统计每一种排序所耗费的时间(统计为图表坐标形式)。

二、程序的主要功能

1.用户输入任意个数,产生相应的随机数

2.用户可以自己选择排序方式(直接插入排序、折半插入排序、起泡排序、快速排序、选择排序、堆排序、基数排序)的一种

3.程序给出原始数据、排序后从小到大的数据,并给出排序所用的时间。

三、程序运行平台

Visual C++ 版本

四、数据结构

本程序的数据结构为线形表,线性顺序表、线性链表。

1、结构体:

typedef struct

{

接插入排序

3、系统将随机数排序后整齐的显示出来。

4、用户可以选择继续排序或者退出系统。

七、程序源代码

/********************************************************************************* *************

第六题:排序算法比较

设计要求:利用随机函数产生N个随机整数(N = 500,1000,1500,2000,

2500,…,30000),

数据结构之各种排序的实现与效率分析

数据结构之各种排序的实现与效率分析

各种排序的实现与效率分析

一、排序原理

(1)直接插入排序

基本原理:这是最简单的一种排序方法,它的基本操作是将一个记录插入到已排好的有序表中,从而得到一个新的、记录增1的有序表。

效率分析:该排序算法简洁,易于实现。从空间来看,他只需要一个记录的辅助空间,即空间复杂度为O(1).从时间来看,排序的基本操作为:比较两个关键字的大小和移动记录。当待排序列中记录按关键字非递减有序排列(即正序)时,所需进行关键字间的比较次数达最小值n-1,记录不需移动;反之,当待排序列中记录按关键字非递增有序排列(即逆序)时,总的比较次数达最大值(n+2)(n-1)/2,记录移动也达到最大值(n+4)(n-2)/2.由于待排记录是随机的,可取最大值与最小值的平均值,约为n²/4.则直接插入排序的时间复杂度为O(n²).由此可知,直接插入排序的元素个数n越小越好,源序列排序度越高越好(正序时时间复杂度可提高至O(n))。插入排序算法对于大数组,这种算法非常慢。但是对于小数组,它比其他算法快。其他算法因为待的数组元素很少,反而使得效率降低。插入排序还有一个优点就是排序稳定。

(2)折半插入排序

基本原理:折半插入是在直接插入排序的基础上实现的,不同的是折半插入排序在将数据插入一个有序表时,采用效率更高的“折半查找”来确定插入位置。

效率分析:由上可知该排序所需存储空间和直接插入排序相同。从时间上比较,折半插入排序仅减少了关键字间的比较次数,为O(nlogn)。而记录的移动次数不变。因此,折半查找排序的时间复杂度为O(nlogn)+O(n²)

数据结构课件--第九章

数据结构课件--第九章

{k=i;
for ( j=i+1 ; j<= n ; ++j)
if (r[j].key < r[k].key ) k=j;
if ( k!=i)
{ x= r[i]; r[i]= r[k]; r[k]=x; } }
返回主目录
} /* SelectSort */
2021/8/5
15
简单选择排序算法分析:
A) { 48 } B) { 48 C) { 35 D) { 35 E) { 35 F) { 14 G) { 14 H) { 14
2021/8/5
62 35 62 } 35 48 62 } 48 62 48 55 35 48 35 35 35 35
77 55 14 35 77 55 14 35 77 55 14 35 77 } 55 14 35 62 77 } 14 35 55 62 77 } 35 48 55 62 77 } 48 55 62 77
排{
序 r[0]=r[i]; j=i-1;
/*将待插入记录存放到r[0]中*/
算 while (r[0].key< r[j].key ) /* 寻找插入位置 */
法 {r[j+1]= r[j]; j=j-1;}
r[j+1]=r[0];
/*将待插入记录插入到已排序的序列中*/

数据结构中的各种排序

数据结构中的各种排序

数据结构中的各种排序

数据结构中的各种排序

1.冒泡排序

1.1 算法原理

冒泡排序是一种简单且经典的排序算法,它重复遍历待排序

的元素,并比较相邻元素的大小,如果顺序不正确就进行交换操作,直到所有元素都按照要求排序为止。

1.2 算法步骤

步骤如下:________

1.比较相邻的两个元素,如果前者比后者大,则交换它们的

位置。

2.对所有相邻的元素重复上述步骤,这样一轮排序就完成了。

3.针对全部的元素重复上述步骤,直到排序完成。

2.选择排序

2.1 算法原理

选择排序从待排序的元素中找到最小的元素,将其放置在已

排序的序列末尾,然后再从剩余的未排序元素中找到最小元素,放

在已排序序列的末尾,以此类推,直到所有元素都排序完成。

2.2 算法步骤

步骤如下:________

1.遍历整个数组,找到最小的元素。

2.将最小元素与第一个元素交换位置。

3.从剩下的未排序元素中找到最小元素,继续交换位置。

4.针对剩余的未排序元素重复上述步骤,直到排序完成。

3.插入排序

3.1 算法原理

插入排序将待排序的元素插入到有序的序列中,构建最终的

有序序列。

3.2 算法步骤

步骤如下:________

1.从第一个元素开始,该元素可以认为已经被排序。

2.取出下一个元素,在已经排序的元素序列中从后向前扫描。

3.如果该元素(已排序)大于新元素,则将该元素移到下一位置。

4.重复步骤3,直到找到已排序的元素小于或等于新元素的位置。

5.将新元素插入到该位置后。

6.重复步骤2~5。

4.快速排序

4.1 算法原理

快速排序是一种高效的排序算法,通过将待排序序列分成左右两个子序列,使得左子序列中的所有元素都小于右子序列中的所有元素,然后分别对左右子序列递归地进行快速排序,最终得到一个有序序列。

数据结构之排序比较

数据结构之排序比较

数据结构之排序比较

实验目的:

通过比较选择,插入,冒泡和交换排序的执行时间,明白这几种排序的原理和复杂程度,并通过实验分析在数组为升序,降序,无序时算法的执行效率。

实验原理:

选择排序:算法从位置0开始,判断表中最小元素的小标。一旦找到最小元素,就把这个元素与v[0]的内容进行交换。即v[0]中存放的是最小的元素,而表中其他元素则处于无序状态。接着向后移动位置1,判断子表v[1]…v[n-1]中最小元素的位置。完成交换后,前两个位置是有序的,接着对位置2到n-2重复这个过程。在位置n-1处不进行选择,这是因为v[n-1]是最大的元素。经过n-1趟排序得到有序结果。算法复杂度为O(n*n)。

插入排序:假设第1个元素处于正确的位置,因此,此函数需要在1到v.size()-1范围内进行n-1遍来排序其余的元素。插入排序的基本思想是经过i-1遍处理后v[0..i-1]己排好序。第i遍处理仅将v[i]插入v[0..i-1]的适当位置,使得v[0..i]又是排好序的序列。复制v[i]到一个称作target的临时对象中。向下扫描表,首先比较target和v[i-1],如果v[i-1]≤target ,则v[0..i]已排好序,第i遍处理就结束了,否则v[i]=v[i-1],即把每个大于target的元素右移1个位置,一旦确定了正确的位置,复制target到那个位置。若v[i]小于以前任何一个排序过的元素时,则排序在表的开始处(j=0)停止。这样,v[i]将占有新的排序后子表的第1个位置。复杂度O(n*n),最好是O(n)。

数据结构排序算法稳定性总结——写给自己看

数据结构排序算法稳定性总结——写给自己看

数据结构排序算法稳定性总结——写给⾃⼰看

⼀、排序分类

(1)插⼊类:直接插⼊排序、折半插⼊排序、希尔排序

(2)交换类:冒泡排序、快速排序

(3)选择类:简单选择排序、堆排序(属于树形选择排序)

(4)归并类:2-路归并排序

(5)分配类:基数排序

⼆、排序稳定性及其原因

(1)稳定排序:直接插⼊排序、折半插⼊排序、冒泡排序、2-路归并排序、基数排序

直接插⼊排序:每次将⼀个待排序的记录,按其关键字的⼤⼩插⼊到已经排好序的⼀组记录的适当位置上。在数组内部前半部为排好序的记录,后半部是未排好序的。⽐较时从前半部的后向前⽐较,所以不会改变相等记录的相对位置。

折半插⼊排序:将直接插⼊排序关键字⽐较时的查找利⽤“折半查找”来实现,本质并没有改变还是⼀种稳定排序。

冒泡排序:通过两两⽐较相邻记录的关键字,如果发⽣逆序,则进⾏交换。也不会改变相等记录的相对位置。

2-路归并排序:将两个有序表合并成⼀个有序表。每次划分的两个⼦序列前后相邻。合并时每次⽐较两个有序⼦序列当前较⼩的⼀个关键字,将其放⼊排好序的序列尾部。因为两⼦序列相邻,合并时也没有改变相等记录的相对位置,所以也是稳定的。

基数排序:对待排序序列进⾏若⼲趟“分配”和“收集”来实现排序。分配时相等记录被分配在⼀块,没有改变相对位置,是⼀种稳定排序。

(2)不稳定排序:希尔排序、快速排序、堆排序

希尔排序:采⽤分组插⼊的⽅法,将待排序列分割成⼏组,从⽽减少直接插⼊排序的数据量,对每组分别进⾏直接插⼊排序,然后增加数据量,重新分组。经过⼏次分组排序之后,对全体记录进⾏⼀次直接插⼊排序。但是希尔对记录的分组,不是简单的“逐段分割”,⽽是将相隔每个“增量”的记录分成⼀组(假如:有1~10⼗个数,以2为增量则分为13579、246810两组)。这种跳跃式的移动导致该排序⽅法是不稳定的。

数据结构——排序——8种常用排序算法稳定性分析

数据结构——排序——8种常用排序算法稳定性分析

数据结构——排序——8种常⽤排序算法稳定性分析

⾸先,排序算法的稳定性⼤家应该都知道,通俗地讲就是能保证排序前2个相等的数其在序列的前后位置顺序和排序后它们两个的前后位置顺序相同。在简单形式化⼀下,如果Ai = Aj, Ai原来在位置前,排序后Ai还是要在Aj位置前。

其次,说⼀下稳定性的好处。排序算法如果是稳定的,那么从⼀个键上排序,然后再从另⼀个键上排序,第⼀个键排序的结果可以为第⼆个键排序所⽤。基数排序就是这样,先按低位排序,逐次按⾼位排序,低位相同的元素其顺序再⾼位也相同时是不会改变的。另外,如果排序算法稳定,对基于⽐较的排序算法⽽⾔,元素交换的次数可能会少⼀些(个⼈感觉,没有证实)。

回到主题,现在分析⼀下常见的排序算法的稳定性,每个都给出简单的理由。

(1)冒泡排序

冒泡排序就是把⼩的元素往前调或者把⼤的元素往后调。⽐较是相邻的两个元素⽐较,交换也发⽣在这两个元素之间。所以,如果两个元素相等,我想你是不会再⽆聊地把他们俩交换⼀下的;如果两个相等的元素没有相邻,那么即使通过前⾯的两两交换把两个相邻起来,这时候也不会交换,所以相同元素的前后顺序并没有改变,所以冒泡排序是⼀种稳定排序算法。

(2)选择排序

选择排序是给每个位置选择当前元素最⼩的,⽐如给第⼀个位置选择最⼩的,在剩余元素⾥⾯给第⼆个元素选择第⼆⼩的,依次类推,直到第n-1个元素,第n个元素不⽤选择了,因为只剩下它⼀个最⼤的元素了。那么,在⼀趟选择,如果当前元素⽐⼀个元素⼩,⽽该⼩的元素⼜出现在⼀个和当前元素相等的元素后⾯,那么交换后稳定性就被破坏了。⽐较拗⼝,举个例⼦,序列5 8 5 2 9,我们知道第⼀遍选择第1个元素5会和2交换,那么原序列中2个5的相对前后顺序就被破坏了,所以选择排序不是⼀个稳定的排序算法。

数据结构中的排序算法对比

数据结构中的排序算法对比

数据结构中的排序算法对比

在计算机科学领域中,排序算法是一种非常基础且重要的算法。通

过排序算法,我们可以按照一定的规则将一组数据重新排列,使其按

照递增或递减的顺序呈现。在数据结构中,有多种排序算法可供选择,每种算法都有其独特的优点和适用场景。本文将对几种常见的排序算

法进行对比和分析。

一、冒泡排序

冒泡排序是最简单的排序算法之一,它的原理是通过相邻元素之间

的比较和交换,每一趟循环将最大(或最小)的元素“冒泡”到最后

(或最前)。冒泡排序的时间复杂度为O(n^2),其中n为待排序数组

的大小。

优点:

1. 简单易懂,容易实现;

2. 对小数据集执行效率较高。

缺点:

1. 时间复杂度高,对于大数据集不适用;

2. 效率较低,性能相对较差。

二、选择排序

选择排序是一种简单直观的排序算法,它的原理是每一趟从待排序序列中选择最大(或最小)的元素,放到已排序序列的末尾(或开头)。选择排序的时间复杂度为O(n^2)。

优点:

1. 简单易懂,容易实现;

2. 不占用额外的内存空间。

缺点:

1. 时间复杂度高,对于大数据集不适用;

2. 每一趟都需要进行元素比较,效率较低。

三、插入排序

插入排序是一种简单且高效的排序算法,它的原理是将未排序部分的元素依次插入到已排序部分的合适位置。插入排序的时间复杂度为O(n^2),其中n为待排序数组的大小。

优点:

1. 简单易懂,容易实现;

2. 对于小数据集和基本有序的数据集,效率较高。

缺点:

1. 时间复杂度高,对于大数据集不适用;

2. 每一趟都需要进行元素的比较和移动操作。

四、快速排序

快速排序算法是一种高效的排序算法,它的原理是通过分治的思想

数据结构排序方法总结

数据结构排序方法总结

数据结构排序方法总结

1. 冒泡排序

冒泡排序是一种简单的交换排序算法,它重复地遍历要进行排序的列表,比较相邻元素,并按照大小顺序逐个交换。具体步骤如下:- 从第一个元素开始,依次与后面的每个元素进行比较。

- 如果当前元素大于后面的某个元素,则将两者位置互换。

- 继续向前移动到下一个位置并执行上述操作。

2. 插入排序

插入排序是一种稳定且原址(in-place)工作方式的算法,在这里待排数组分为已经有序和未经处理两部分。初始时,默认第一个数为已经有序区间内唯一数字;然后不断取出剩余未处理数字中最左端首位加进来放在合适位置即可完成整理过程。

3. 快速排序

快速选择使用了“二叉树”的思想:通过对选定基准值pivot 的调整使得其所处索引i 左右各自都满足条件arr[i] <= pivot 和

arr[j] >= pivot ,再利用该性质把目标范围缩小至只包含k 项以及更少数量级别问题等情形达成全局解答.

4. 归并接口函数:

彼此之间没有任何联系,但是在算法实现时,它们都需要用到递归的思想.

分治策略(Divide and Conquer):将原问题切割成若干个规模较小而结构与之相似的子问题,然后各个击破,最终合并其结果。

5. 希尔排序

希尔排序也称为缩减增量排序。通过比较间隔 h 的元素来工作,在每一轮中使用插入排序对这些元素进行交换和移动操作。

- 选择一个步长序列 t1、t2、……ti ,其中 ti > tj (i < j),且 tk = 1;

- 按步长序列所确定的多个组进行排好顺序;

数据结构排序方法总结

数据结构排序方法总结

数据结构排序方法总结

数据结构排序方法总结

1·冒泡排序(Bubble Sort)

冒泡排序是一种简单的排序算法,通过依次比较相邻的两个

元素,将大的元素逐渐交换到右侧,直到整个序列有序。

2·选择排序(Selection Sort)

选择排序每次从未排序的部分中选出最小(或最大)的元素,将其放到已排序部分的末尾,直到整个序列有序。

3·插入排序(Insertion Sort)

插入排序将序列分成已排序和未排序两部分,每次从未排序

部分取出一个元素,在已排序部分找到合适的位置插入,直到整个

序列有序。

4·快速排序(Quick Sort)

快速排序采用分治的思想,通过选择一个基准元素将序列划

分为两个子序列,对子序列进行递归排序,最终将整个序列有序。

5·归并排序(Merge Sort)

归并排序将序列划分为若干个较小的子序列,对每个子序列

进行排序,然后通过合并操作将子序列合并为一个有序序列。

6·堆排序(Heap Sort)

堆排序利用堆这种数据结构进行排序,通过构建一个大顶堆或小顶堆,然后依次取出堆顶元素,直到整个序列有序。

7·希尔排序(Shell Sort)

希尔排序是对插入排序的改进,通过将序列分组进行插入排序,不断缩小增量,最终使得整个序列有序。

8·计数排序(Counting Sort)

计数排序适用于序列中元素值范围较小且非负的情况,通过统计每个元素出现的次数,然后依次将元素放回原序列中。

9·桶排序(Bucket Sort)

桶排序将序列划分为若干个范围相同的桶,每个桶内进行排序,最后将桶中元素依次取出,得到有序序列。

数据结构与算法-排序

数据结构与算法-排序
件排序时,记录分组以及每趟排序结果如右
图所示。
插入排序算法
2.3希尔排序算法
第一趟排序时,增量 h=4,因此,以
h=4 为记录间隔,将待排序文件中的记录分
为 4 组:{r[1],r[5],r[9]}、{r[2],r[6]}、{r[3],r[7]}
和{r[4],r[8]},并分别对 4 组记录进行直接插入
和无序子文件范围(分别将有序子文件的结束位置和无序子文件的起始位置后移一位),结束该
趟排序。
(3)如果无序子文件中仍然存在记录,重复执行第(2)步操作,否则,算法执行结束。
插入排序算法
2.1直接插入排序算法
使用直接插入排序算法对待
排序文件(20, 42, 17, 13, 20, 14, 23,
15, 9)进行排序,每趟排序执行结
交换排序算法
3.1冒泡排序算法
下面给出简单冒泡排序算法代码。
交换排序算法
3.1冒泡排序算法
简单冒泡排序算法分析与改进。根据上面的结果,在对待排序文件中的记录进行第
输入:一个长度为 n 的记录序列(r1,r2,…,rn),其相应排序关键字为 (k1,k2,…,kn)。
输出:输入记录序列的重新组合(r'1,r'2,…,r'n),相应排序关键字满足
(k'1≤k'2≤…≤k’n)。

数据结构-排序PPT课件

数据结构-排序PPT课件

时间复杂度比较
空间复杂度比较
冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序
空间复杂度为O(1),原地排序,不需要额外空间。
归并排序
空间复杂度为O(n),需要额外的空间来存储合并后的有序序列。
堆排序
空间复杂度为O(1),原地排序,但需要建立堆结构。
计数排序、桶排序、基数排序
空间复杂度与数据范围相关,可能需要较多的额外空间。
同时,需要注意各种排序算法的时间复杂度和空间复杂度,以及它们对数据的要求和限制。在选择算法时,应综合考虑这些因素,以达到最优的排序效果。
总结
THANKS FOR
WATCHING
感谢您的观看
03
计数排序、桶排序、基数排序
稳定排序,但需要满足一定的数据条件。
01
冒泡排序、插入排序、归并排序
稳定排序,相同元素的相对位置不会改变。
02
选择排序、快速排序、堆排序
不稳定排序,相同元素的相对位置可能会改变。
稳定性比较
在实际应用中,应根据具体需求和数据特点选择合适的排序算法。对于小规模数据,简单直观的算法如冒泡排序、选择排序和插入排序可能足够使用。对于大规模数据,应优先考虑时间复杂度较低的算法如快速排序、归并排序和堆排序。在特定场景下,如数据范围较小或需要稳定排序时,可以考虑使用计数排序、桶排序或基数排序。
基本思想
算法步骤

实验六 常用排序算法的对比分析

实验六 常用排序算法的对比分析

数据结构(A)

实验六常用排序算法的对比分析石家庄铁道学院计算机与信息工程

分院刘立嘉

数据结构(A)

实验目的

z掌握内部排序的基本概念;

z掌握常用的内部排序方法;

z掌握内部排序的性能评价;

z掌握排序方法在实际问题中的应用;

实验内容

z常用排序算法的对比分析

实现以下常用的内部排序算法并进行性能比较:起泡排序、直接插入排序、简单选择排序、快速排序、希尔排序、堆排序。

基本要求:

待排序表的表长不少于100;其中的数据要用伪随机数产生程序产生;至少要用5组不同的输入数据作比较;比较的指标为有关键字参加的比较次数和关键

z 参见实验指导书!

实验报告的内容

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数据结构各种排序方法的综合比较

结论:

排序方法平均时间最坏时间辅助存储

简单排序O(n2) O(n2) O(1)

快速排序O(nlogn)O(n2)O(logn)

堆排序O(nlogn)O(nlogn)O(1)

归并排序O(nlogn)O(nlogn)O(n)

基数排序O(d(n+rd))O(d(n+rd))O(rd)

PS:直接插入排序、冒泡排序为简单排序,希尔排序、堆排序、快速排序为不稳定排序

一、时间性能

按平均的时间性能来分,有三类排序方法:

时间复杂度为O(nlogn)的方法有:快速排序、堆排序和归并排序,其中以快速排序为最好;时间复杂度为O(n2)的有:直接插入排序、起泡排序和简单选择排序,其中以直接插入为

最好,特别是对那些对关键字近似有序的记录序列尤为如此;

时间复杂度为O(n)的排序方法只有,基数排序。

当待排记录序列按关键字顺序有序时,直接插入排序和起泡排序能达到O(n)的时间复杂度;而对于快速排序而言,这是最不好的情况,此时的时间性能蜕化为O(n2),因此是应该尽量避免的情况。简单选择排序、堆排序和归并排序的时间性能不随记录序列中关键字的分布而改变。

二、空间性能

指的是排序过程中所需的辅助空间大小。

1. 所有的简单排序方法(包括:直接插入、起泡和简单选择)和堆排序的空间复杂度为O(1);

2. 快速排序为O(logn),为栈所需的辅助空间;

3. 归并排序所需辅助空间最多,其空间复杂度为O(n );

4.链式基数排序需附设队列首尾指针,则空间复杂度为O(rd)。

三、排序方法的稳定性能

1. 稳定的排序方法指的是,对于两个关键字相等的记录,它们在序列中的相对位置,在排序之前和经过排序之后,没有改变。

2. 当对多关键字的记录序列进行LSD方法排序时,必须采用稳定的排序方法。

3. 对于不稳定的排序方法,只要能举出一个实例说明即可。

4. 快速排序和堆排序是不稳定的排序方法

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二、插入排序

1、直接插入排序

基本操作是将一个记录插入到已排好序的有序表中,从而得到一个新的、记录数增1的有序表。排序过程:

3849659776132749...

3849657697132749

...

1338496576972749...

1327384965769749...

1327384949657697...

在直接插入排序中,为了找到插入位置,采用了顺序查找的方法。为了提高查找速度,可以采用折半查找,这种排序称折半插入排序。

3、2-路插入排序

为减少排序过程中移动记录的次数,在折半插入排序的基础上加以改进:4938659778132749...

i=1

i=238

first

i=36538

final first

i=4659738

final first

i=565769738

final first

i=66576971338

final first

i=7657697132738

final first

i=849657697132738

final first

三、快速排序

1、起泡排序

首先将第一个记录的关键字和第二个记录的关键字进行比较,若为逆序,则将两个记录交换之,然后比较第二个记录和第三个记录的关键字。直至第n-1个记录和第n个记录的关键字进行过比较为止。

然后进行第二趟起泡排序,对前n-1个记录进行同样操作。

...直到在某趟排序过程中没有进行过交换记录的操作为止。

49383838381313

38494949132727

65656513273838

977613274949

7613274949

13274965

274978

4997

初始第一趟第二趟第三趟第四趟第五趟第六趟

2、快速排序

通过一趟排序将待排记录分割成独立的两部分,其中一部分记录的关键字均比另一部分记录的关键字小,则可分别对这两部分记录继续进行排序,以达到整个序列有序。

初始关键字4938659776132749

i j j

1次交换之后

i i j

2次交换之后27389776136549

i j j

3次交换之后27381397766549

i i j

4次交换之后

ij j

完成一趟排序2738134976976549

初始状态4938659776132749

一次划分27381349976549

分别进行132738

结束结束496576

4965结束

结束

有序序列13273849496576

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