湘潭大学 数据结构 课件 ppt Ch07 Sorting 排序算法共40页

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排序1(数据结构PPT课件)(ppt文档)

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第九章 排序
概述
排序:将一组杂乱无章的数据按一定的规律顺 次排列起来。
文件: 它是待排序数据对象的有限集合。
关键词域(key): 通常数据对象有多个属性 域,即多个数据成员组成,其中有一个属性域 可用来区分对象,作为排序依据。该域即为关 键词域。每个文件用哪个属性域作为关键词, 要视具体的应用需要而定。即使是同一个文件 表,在解决不同问题的场合也可能取不同的域 做关键码。
( i←j–1 . K←Kj . R←Rj . WHILE K<Ki DO ( Ri+1←Ri .i←i–l ) . Ri+1←R ) ▌
k[0] k[1] k[2] k[3] k[4] k[5]
j -∞ 8
7
2
4
6
2 -∞ [8] 7
246
3 -∞ [7
8] 2 4 64 -来自 [278] 4 6
(n 1)(n 4) 4
(n 1)(n 8) 4
因此,直接插入排序的时间复杂度为 o(n2)。
比较次数
记录移动次数
最好
n–1
2n–2
平均
(n 1)(n 4) 4
排序的时间开销: 排序的时间开销是衡量 算法好坏的最重要的标志。排序的时间开销可 用算法执行中关键词的比较次数与数据的移动 次数来衡量。
各节给出算法运行时间代价的大略估算:一般 都按平均情况进行估算。对于那些受对象关键 词序列初始排列及对象个数影响较大的,需要 按最好情况和最坏情况进行估算。
排序算法的稳定性: 如果在对象序列中有两 个对象r[i]和r[j],它们的关键码 k[i] = k[j], 且在排序之前,对象r[i]排在r[j]前面。如果 在排序之后,对象r[i]仍在对象r[j]的前面, 则称这个排序方法是稳定的,否则称这个 排序方法是不稳定的。

《数据结构排序》课件

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根据实际需求选择时间复杂度和空间 复杂度最优的排序算法,例如快速排 序在平均情况下具有较好的性能,但 最坏情况下其时间复杂度为O(n^2)。
排序算法的适用场景问题
适用场景考虑因素
选择排序算法时需要考虑实际应 用场景的特点,如数据量大小、 数据类型、是否需要稳定排序等 因素。
不同场景适用不同
算法
例如,对于小规模数据,插入排 序可能更合适;对于大规模数据 ,快速排序或归并排序可能更优 。
排序的算法复杂度
时间复杂度
衡量排序算法执行时间随数据量增长而增长的速率。时间复杂度越低,算法效 率越高。常见的时间复杂度有O(n^2)、O(nlogn)、O(n)等。
空间复杂度
衡量排序算法所需额外空间的大小。空间复杂度越低,算法所需额外空间越少 。常见的空间复杂度有O(1)、O(logn)、O(n)等。
在数据库查询中,经常需要对结果进行排序,以便用户能够快速找到所需信息。排序算 法的效率直接影响到查询的响应时间。
索引与排序
数据库索引能够提高查询效率,但同时也需要考虑到排序的需求。合理地设计索引结构 ,可以加速排序操作。
搜索引擎中的排序
相关性排序
搜索引擎的核心功能是根据用户输入的 关键词,返回最相关的网页。排序算法 需要综合考虑网页内容、关键词密度、 链接关系等因素。
VS
广告与排序
搜索引擎中的广告通常会根据关键词的竞 价和相关性进行排序,以达到最佳的广告 效果。
程序中的排序应用
数组排序
在程序中处理数组时,经常需要对其进行排 序。不同的排序算法适用于不同类型的数据 和场景,如快速排序、归并排序等。
数据可视化中的排序
在数据可视化中,需要对数据进行排序以生 成图表。例如,柱状图、饼图等都需要对数 据进行排序处理。

《数据结构》排序》PPT课件.ppt

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结束
结束
[50 65] 76 [97]
50 [65]
结束
结束
[13 38 38 49 50 65 76 97]
(b) 快速排序的全过程
图9.4 快速排序示例
算法9.4 快速排序算法。
void Quick_Sort(NODE array[],int start,int end)
/* 对从array[start]到array[end]的记录快速排序 */
}
}
9.1.2 希尔排序
希尔排序是一种步长递减的插入排序,又称为
“缩小增量排序”。该排序方法是,将直接插入分成插入 步长由大到小不同的若干趟来进行。初始,步长较大,相 当于把待排记录序列分成若干子序列,各子序列中记录的 间隔为步长距离,由于子序列的长度小,所以子序列的插 入排序的效率较高。以后各趟逐步减小步长,随着步长的 减小,子序列的长度在增加,但子序列中包含了上一趟经 过大的步长插入排序的结点,因此,已有部分结点有序, 这样,在排序中记录移动的次数就少,排序的效率也就高。 最后一趟是步长为1,即:对整个序列直接插入排序,但 这时整个序列已基本有序,只要做少量记录移动,就可将 该序列排成有序。
问题,但它的排序速度要比直接插 入排序快,另外,它是一种不稳定 排序
9.2 交换排序
交换排序基本思想:比较二个待排序记录的关键字, 若为逆序,则交换位置,反之,保持原序。
9.2.1 冒泡(简单交换排序)
冒泡排序的方法是:首先比较array[n-1].key和array[n-2]. key,若为逆序则交换之,然后比较array[n-2].key和array[n3].key,依此类推,直到比较array[1].key和array[0].key,称为 一趟“冒泡”,其结果是将具有最小关键字的记录排到序列 的第1个位置上。然后再array[n-1]到array[1]之间进行一趟“ 冒泡”,将具有次小关键字的记录排到序列的第2个位置上。 依此类推,直到第n-1趟,在array[n-1]和array[n-2]之间进行“ 冒泡”后,待排序序列已排成有序。

《数据结构排序》PPT课件

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—— 若待排序记录一部分在内存,一部分在外存, 则称为外部排序。
注:外部排序时,要将数据分批调入内存来
排序,中间结果还要及时放入外存,显然外
2021/3/26 部排序要复杂得多。
5
5.待排序记录在内存中怎样存储和处理?
处理方式:
① 顺序排序 —— 数据间的逻辑顺序关系通过其物理 存储位置的相邻来体现,排序时直接移动记录;
d=关键字的位数(长度)
2021/3/26
8
10.2 插入排序
插入排序的基本思想是:每步将一个待排序的对象, 按其关键码大小,插入到前面已经排好序的一组对象 的适当位置上,直到对象全部插入为止。
简言之,边插入边排序,保证子序列中随时都是排好序的。
插入排序有多种具体实现算法:
1) 直接插入排序
2) 折半插入排序
// “<“,需将L.r[i]插入有序子表
{ L.r[0] = L.r[i];
// 复制为哨兵
L.r[i] = L.r[i-1];
for( j=i-2; LT(L.r[0].key,L.r[i].key);--j )
L.r[ j+1] = L.r[ j]; // 记录后移
L.r[ j+1] = L.r[0]; // 插入到正确位置
}
} // InsertSort
2021/3/26
12
直接插入排序的算法分析
不需要增加辅助空间
若设待排序的对象个数为n,则算法需要进行n1次插入。
最好情况下,排序前对象已经按关键码大小从 小到大有序,每趟只需与前面的有序对象序列 的最后一个对象的关键码比较 1 次,对象不需 要移动 。因此,总的关键码比较次数为n-1。

排序3(数据结构PPT课件)(ppt文档)

排序3(数据结构PPT课件)(ppt文档)
( t←1 . FOR i=2 TO j DO
IF Kt < Ki THEN t←i .// 找第j小元素 // 的下标
RjRt ) ▌ // 将Rt放到第j个位置上
2 算法 SSort(R,n)
FOR j=n TO 2 STEP -1 DO
( t←1 . FOR i=2 TO n DO
IF Kt < Ki THEN t←i . Ri Rt)▌
R[1]
08 -∞
-∞ -∞ -∞ -∞ -∞ 08 -∞
tree[7] tree[8] tree[9] tree[10] tree[11] tree[12] tree[13] tree[14]
在图例中,最下面是记录排列的初始状 态,相当于一棵满二叉树的叶结点,它 存放的是所有参加排序的记录的关键词。
Winner 63
49
63
25
49
16
63
21 25 49 25* 16 08 63
tree[7] tree[8] tree[9] tree[10] tree[11] tree[12] tree[13] tree[14]
21
16
21
-∞
16
-∞
21 -∞ -∞ -∞ 16 08 -∞
tree[7] tree[8] tree[9] tree[10] tree[11] tree[12] tree[13] tree[14]
输出第4大记录后,调整为新的比赛树 关键词比较次数 : 3
Winner 08
-∞
-∞
-∞
08
如果 n 不是2的 k 次幂,则让叶结点数 补足到满足 2k-1 < n 2k 的2k个。叶结点 上面一层的非叶结点是叶结点关键词两 两比较的结果。最顶层是树的根。

排序算法ppt课件

排序算法ppt课件
坏情况O(n^2)
堆排序
O(nlogn)
03 06
时间复杂度对算法性能的影响
数据量大小
随着数据量增大,时间复杂度较低的算法性能表现更优。
硬件性能
硬件性能的提升可以降低时间复杂度对算法性能的影响。
实际应用场景
根据实际应用场景选择合适的排序算法,以达到最优性能表现。
CHAPTER 04
排序算法的优化和改进
排序算法ppt课件
CONTENTS 目录
• 排序算法概述 • 常见排序算法 • 排序算法的时间复杂度分析 • 排序算法的优化和改进 • 排序算法的应用场景和案例分析
CHAPTER 01
排序算法概述
排序的定义和重要性
排序的定义
将一组数据按照一定的顺序排列,以 便于查找、处理和分析。
排序的重要性
在数据处理、数据库管理、搜索引擎 等领域中,排序算法是不可或缺的基 础工具。
游戏中的排名系统通常使用排序算法对玩家进行 排名,根据游戏规则和玩家表现进行排名。
AI对战策略
在游戏中,AI角色可以使用排序算法进行决策和 规划,提高游戏的可玩性和平衡性。
游戏关卡设计
通过使用排序算法,游戏开发者可以更有效地设 计和组织关卡,提高游戏体验。
THANKS
[ 感谢观看 ]
快速排序
总结词
高效的排序算法
详细描述
采用分治法策略,选择一个基准元素,重新排列数组,使得基准元素的左侧都比它小,右侧都比它大。然后对基 准元素的左侧和右侧分别递归进行这个过程。时间复杂度在最坏情况下为O(n^2),但平均情况下为O(n log n)。
快速排序
适用场景
适用于大规模数据的排序。
注意事项
CHAPTER 05

湘潭大学 数据结构 课件 ppt Ch02 Algorithm Analysis

湘潭大学 数据结构 课件 ppt Ch02 Algorithm Analysis
例如, 假设Tp1 ( N ) = 106N , Tp2 ( N ) = N2. 即使看起来( N2 ) 比( N )增长得更快,但当N < 106, P2仍然比P1快.
复杂度的渐进表示法
常用函数增长表
输入规模n 8 1 3 8 24 64 512
函数 1 log2 n n n log2 n n2 n3
Note: 1. 将常数或低阶项放进大O是非常不好的习惯——低阶项一
般被忽略,常数也可以丢弃掉(要求的精度是很低的);
2. 能够通过计算极限limf(N)/g(N)来确定两个函数的相对增长 率; 3. 不要说成f(N)<=O(g(N)),因为定义已经隐含有不等式了。
Note: 当我们比较两个程序的复杂度时,确保N足够大。
结论对 N 2k 程序在教材 同样正确 p.40
应用实例:最大子列和问题
算法 4
“在线”算法
int MaxSubsequenceSum( const int A[ ], int N ) { 该算法的核心思想是基于下面的事实: int ThisSum, MaxSum, j; /* 1*/ ThisSum = MaxSum = 0; 1 3 3 2 2 4 4 6 1 6 1 /* 2*/ for ( j = 0; j < N; j++ ) { 如果整数序列 {a1, a2 , …, /* 3*/ ThisSum += A[ j ]; an}的最大和子列是 {ai, ai+1, …, aj} , l 那么必定有 对任意 /* 4*/ if ( ThisSum >0 MaxSum ) i ≤ l ≤ j 都成立。 a . k i k /* 5*/ MaxSum = ThisSum; /* 6*/ else if ( ThisSum < 0 ) 因此,一旦发现当前子列和为负,则可以重新开始考察一个新 /* 7*/ ThisSum = 0; 的子列。 } /* end for-j */ -2 4 1 -6 3 -1 5 /* 8*/ return MaxSum; }

《数据结构》排序》课件

《数据结构》排序》课件

遍历数组,两两比较并交换元素位
置,重复执行直到排序完成。
3
时间复杂度分析
最好情况下O(n),最坏情况和平均
优化方法
4
情况下为O(n^2)。
加入标记位,如果某次遍历中没有 发生交换,则表示已排序完成。
插入排序
基本思想
将数组分为已排序 和未排序两部分, 每次从未排序中取 出一个元素插入到 已排序的合适位置。
感谢阅读。
的元素,放到已排序的末尾。
每次遍历未排序部分,找到最小
(或最大)的元素,放到已排序部
分末尾。
3
堆排序
使用堆数据结构进行排序,每次选
取堆顶元素,调整堆结构,重复执
时间复杂度分析
4
行直到排序完成。
最坏情况下为O(n^2),平均情况下
为O(n^2)。
5
优化方法
使用堆排序技巧,优化选择的效率。
快速排序
1
实现流程
时间复杂度
不同排序算法的时间复 杂度对比。
空间复杂度
不同排序算法的空间复 杂度对比。
稳定性
不同排序算法在相同元 素排序时的稳定性对比。
结语
通过本课件,您了解了不同排序算法的原理、实现和优化。在实际应用中, 选择合适的排序算法非常重要。希望本课件能为您的学习和实践提供有价值 的指导。
让我们继续深入学习!
直接插入排 序
逐个遍历未排序元 素,依次插入到已 排序序列中正确的 位置。
希尔排序
将数组按一定步长 分组,分组内使用 直接插入排序,不 断缩小步长直到为 1。
时间n^1.3)。
选择排序
1
基本思想
每次从未排序中选择最小(或最大)
直接选择排序

数据结构-排序PPT课件

数据结构-排序PPT课件
平均情况时间复杂度
O(nlogn),归并排序的平均时间复杂度为O(nlogn)。其中,n为待排序序列的长度。
06
基数排序
基数排序是一种非比较型整数排序算法,其原理是将整数按位数切割成不同的数字,然后按每个位数分别比较。
分配和收集
基数排序是一种稳定的排序算法,即相同的元素在排序后仍保持原有的顺序。
文件系统需要对文件和目录进行排序,以便用户可以更方便地浏览和管理文件。
数据挖掘和分析中需要对数据进行排序,以便发现数据中的模式和趋势。
计算机图形学中需要对图形数据进行排序,以便进行高效的渲染和操作。
数据库系统
文件系统
数据挖掘和分析
计算机图形学
02
插入排序
将待排序的元素按其排序码的大小,逐个插入到已经排好序的有序序列中,直到所有元素插入完毕。
简单选择排序
基本思想:将待排序序列构造成一个大顶堆,此时,整个序列的最大值就是堆顶的根节点。将其与末尾元素进行交换,此时末尾就为最大值。然后将剩余n-1个元素重新构造成一个堆,这样会得到n个元素的次小值。如此反复执行,便能得到一个有序序列了。 时间复杂度:堆排序的时间复杂度为O(nlogn),其中n为待排序元素的个数。 稳定性:堆排序是不稳定的排序算法。 优点:堆排序在最坏的情况下也能保证时间复杂度为O(nlogn),并且其空间复杂度为O(1),是一种效率较高的排序算法。
基数排序的实现过程
空间复杂度
基数排序的空间复杂度为O(n+k),其中n为待排序数组的长度,k为计数数组的长度。
时间复杂度
基数排序的时间复杂度为O(d(n+k)),其中d为最大位数,n为待排序数组的长度,k为计数数组的长度。
适用场景
当待排序数组的元素位数较少且范围较小时,基数排序具有较高的效率。然而,当元素位数较多或范围较大时,基数排序可能不是最优选择。

数据结构14、第七章 排序[新]

数据结构14、第七章 排序[新]

2020/6/30
《数据结构》国家精品课程
26
5. 直接插入排序算法是否可以进一步改进呢?
直接插入排序算法中包含了一个查找过程,对前部 已经排序完的记录执行顺序查找。这显然是其效率 低下的原因之一,是否可以通过改进顺序查找来提 高排序效率呢?
2020/6/30
《数据结构》国家精品课程
27
通过将顺序查找改为二分查找,可以构造二分插入 排序算法。即在插入第j个元素时,不是像直接插入 排序那样顺序寻找插入的位置,而是采用对半(或 二分)的方法插入。
21
对于关键词K1,K2,…,Kn,设{Kρ(1), Kρ(2) ,…, Kρ(n) }是排序结果。假设Kρ(j)插入到Kρ(1) ,Kρ(2) ,… ,Kρ(j–1)每个位置的概率相等,则对于原始序列K1, K2,…,Kn:
Kρ(2)出现在Kρ(1)左边或右边的概率是1/2;
Kρ(3) 出 现 在 Kρ(1) 和 Kρ(2) 左 边 、 中 间 和 右 边 的 概 率 是 1/3;
2020/6/30
《数据结构》国家精品课程
19
最坏情况下:第j趟时,第j个记录前面所有记录的 关键词都比第j个记录的关键词大,即dj=j-1 总的关键词比较次数:
n
n n 1
n 1 d j n 1
j2
2
n 1 n 2
2
记录移动次数:
n
1
n
1
n
d j
j2
n 1n 4
2
2020/6/30
246
3 -∞ [7
8] 2 4 6
4 -∞ [2
7
8] 4 6
5 -∞ [2
4
7 8] 6
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