几大排序的稳定性

匿名 (未验证) 提交于 2019-12-02 23:49:02

以前看人利用口诀记忆排序的稳定性:考研好痛苦,一堆(堆排序)专业课,情绪不稳定(不稳定排序),快(快速排序)来选(选择排序)一些(希尔排序)朋友聊聊天吧,剩下的都是稳定的。

感觉不错。。。。。。

接下来是八大排序总结 :

(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。

 1 void bubbleSort(int a[], int low, int high){//[low,high)  2     while(low < (high = bubble(a, low, high)));//逐趟扫描,直至全部有序  3 }  4   5  6   7 int bubble(int a[], int low, int high){  8     int last = low;  9     while(++low<high) 10         if(a[low-1]>a[low]){ 11             swap(a[low-1],a[low]); 12             last = low;//找到上次最后一次发生交换的位置 13         } 14     return last; 15 }//平均复杂度太高了,不能用不能用。。。。。。

(2)选择排序

选择排序是给每个位置选择当前元素最小的,序列5 8 55 5

1 平均复杂度好高。。。。不能用不能用


插入排序是在一个已经有序的小序列的基础上,一次插入一个元素。这个排序也可以利用STL的sort来模拟,相等元素的前后顺序没有改变,从原无序序列出去的顺序就是排好序后的顺序,所以插入排序是稳定的。

 1 void insertSort(int arr[], int size){  2     for (int i = 1; i < size; i++){  3         if(arr[i] < arr[i - 1]){  4             int temp = arr[i];  5             int j;  6             for(j = i - 1; j >=0 && temp < arr[j]; --j){  7                 arr[j + 1] = arr[j];  8             }  9                 arr[j + 1] = temp; 10         } 11     } 12 }//元素基本有序的情况下,这个排序的复杂度很低,挺实用的,附上代码一份

简单来说就是选取一个中枢元素,一轮下来比中枢元素的小的在一边,比中枢元素大的在另外一边,所以每一轮可以将这一轮的中枢元素移动到其最终位置上,这个
比如序列为5 63 4 3,以5为中枢元素,一轮下来该序列变成3 4 3 5 6,(5已经在最终位置上,但是两个3的相对位置发生了改变)。

 1 void Qsort2(int arr[], int low, int high){  2     if(low >= high) return;  3     int i = low;  4     int j = high;  5     int key = arr[low];  6     while(i < j){  7         while(i < j && key <= arr[j]) j--;  8         arr[i] = arr[j];  9         while(i < j && key >= arr[i]) i++; 10         arr[j] = arr[i]; 11     } 12     arr[i] = key; 13     Qsort2(arr, low, i - 1); 14     Qsort2(arr, i + 1, high); 15 }//复杂度o(nlogn),速度很快但是递归过程中可能爆栈,总的来说还是非常实用的


归并排序是把序列递归地分成短序列,递归出口是短序列只有1个元素(认为直接有序)或者2个序列(1次比较和交换),然后把各个有序的段序列合并成一个有序的长序列,不断合并直到原序列全部排好序。可以发现,在1个或2个元素时,1个元素不会交换,2个元素如果大小相等也没有人故意交换,这不会破坏稳定性。那么,在短的有序序列合并的过程中,稳定是是否受到破坏?没有,合并过程中我们可以保证如果两个当前元素相等时,我们把处在前面的序列的元素保存在结果序列的前面,这样就保证了稳定性。所以,归并排序也是稳定的排序算法。

可以使用STL的sort来进行模拟

(6)基数排序 (桶排序)
基数排序是按照低位先排序,然后收集;再按照高位排序,然后再收集;依次类推,直到最高位。有时候有些属性是有优先级顺序的,先按低优先级排序,再按高优先级排序,最后的次序就是高优先级高的在前,高优先级相同的低优先级高的在前。基数排序基于分别排序,分别收集,所以其是稳定的排序算法。


希尔排序是按照不同步长对元素进行插入排序,当刚开始元素很无序的时候,步长最大,所以插入排序的元素个数很少,速度很快;当元素基本有序了,步长很小, 插入排序对于有序的序列效率很高。所以,希尔排序的时间复杂度会比O(n^2)好一些。由于多次插入排序,我们知道一次插入排序是稳定的,不会改变相同元素的相对顺序,但在不同的插入排序过程中,相同的元素可能在各自的插入排序中移动,最后其稳定性就会被打乱,所以shell排序是不稳定的。

听说复杂度可以到o(n^1.3),没怎么见过人使用。


我们知道堆的结构是节点i的孩子为2 * i和2 * i + 1节点,大顶堆要求父节点大于等于其2个子节点,小顶堆要求父节点小于等于其2个子节点。在一个长为n 的序列,堆排序的过程是从第n / 2开始和其子节点共3个值选择最大(大顶堆)或者最小(小顶堆),这3个元素之间的选择当然不会破坏稳定性。但当为n / 2 - 1, n / 2 - 2, ... 1这些个父节点选择元素时,就会破坏稳定性。有可能第n / 2个父节点交换把后面一个元素交换过去了,而第n / 2 - 1个父节点把后面一个相同的元素没 有交换,那么这2个相同的元素之间的稳定性就被破坏了。所以,堆排序不是稳定的排序算法。

 

选择排序、快速排序、希尔排序、堆排序不是稳定的排序算法,而冒泡排序、插入排序、归并排序和基数排序是稳定的排序算法

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