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10种排序算法总览

btikc 2025-02-13 11:17:00 技术文章 10 ℃ 0 评论

排序算法是计算机科学中的基础算法之一,以下是几种常见的排序算法:

1、冒泡排序(Bubble Sort):通过重复遍历要排序的列表,依次比较相邻元素并根据需要交换它们的位置。这个过程会针对每一个元素重复进行直到没有需要交换的元素为止。

2、选择排序(Selection Sort):在未排序序列中找到最小(大)元素,存放到排序序列的起始位置,然后,再从剩余未排序元素中继续寻找最小(大)元素,放到已排序序列的末尾。以此类推,直到所有元素均排序完毕。

3、插入排序(Insertion Sort):构建有序序列,对于未排序数据,在已排序序列中从后向前扫描,找到相应位置并插入。

4、希尔排序(Shell Sort):是插入排序的一种更高效的改进版本。它通过比较相隔一定间隔的元素来排序数组,随着算法的推进,间隔逐渐减小,直到变为1,此时即为简单的插入排序。

5、归并排序(Merge Sort):采用分治法,将已有序的子序列合并,得到完全有序的序列;即先使每个子序列有序,再使子序列段间有序。若将两个有序表合并成一个有序表,称为二路归并。

6、快速排序(Quick Sort):也是一种分治法,它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。

7、堆排序(Heap Sort):利用堆这种数据结构所设计的一种排序算法。堆积是一个近似完全二叉树的结构,并同时满足堆积的性质:即子结点的键值或索引总是小于(或者大于)它的父节点。

8、计数排序(Counting Sort):不是基于比较的排序算法,其核心在于将输入的数据值转化为键存储在额外开辟的数组空间中。作为一种线性时间复杂度的排序,计数排序要求输入的数据必须是有确定范围的整数。

9、桶排序(Bucket Sort):工作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)。桶排序是鸽巢原理的一种应用。

10、基数排序(Radix Sort):根据键值的每位数字来分配桶,从最低有效位到最高有效位排序。可以高效地对大量的整数进行排序。

排序算法的特点和适用场景:

冒泡排序(Bubble Sort)

特点:

通过重复遍历要排序的列表,依次比较相邻元素并根据需要交换它们的位置。

算法简单易懂,但效率较低。

适用场景:

适用于小规模数据集。

教学用途,帮助理解基本的排序思想。

选择排序(Selection Sort)

特点:

在未排序序列中找到最小(大)元素,存放到排序序列的起始位置。

重复上述步骤,直到所有元素均排序完毕。

不稳定排序算法。

适用场景:

适用于小规模数据集。

当需要最小化交换次数时。

插入排序(Insertion Sort)

特点:

构建有序序列,对于未排序数据,在已排序序列中从后向前扫描,找到相应位置并插入。

在接近有序的情况下效率较高。

适用场景:

适用于小规模数据集或部分有序的数据集。

在实际应用中,插入排序在小规模数据集上表现良好。

希尔排序(Shell Sort)

特点:

是插入排序的一种更高效的改进版本。

通过比较相隔一定间隔的元素来排序数组,随着算法的推进,间隔逐渐减小,直到变为1。

适用场景:

适用于中等规模的数据集。

在某些情况下比插入排序更快。

归并排序(Merge Sort)

特点:

采用分治法,将已有序的子序列合并,得到完全有序的序列。

稳定排序算法。

适用场景:

适用于大规模数据集。

需要稳定排序时。

在链表排序中表现良好。

快速排序(Quick Sort)

特点:

也是一种分治法,通过一趟排序将待排记录分割成独立的两部分。

稳定性取决于实现方式。

适用场景:

适用于大规模数据集。

平均情况下性能优异。

不需要额外的存储空间(原地排序)。

堆排序(Heap Sort)

特点:

利用堆这种数据结构所设计的一种排序算法。

不稳定排序算法。

适用场景:

适用于大规模数据集。

需要原地排序时。

计数排序(Counting Sort)

特点:

不基于比较的排序算法。

核心在于将输入的数据值转化为键存储在额外开辟的数组空间中。

线性时间复杂度。

适用场景:

适用于整数排序且数据范围不是特别大。

当数据范围较大时,空间复杂度会很高。

桶排序(Bucket Sort)

特点:

工作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(有可能再使用别的排序算法或是以递归方式继续使用桶排序进行排序)。

稳定排序算法。

适用场景:

适用于均匀分布的数据集。

当数据可以均匀地分布到多个桶中时。

基数排序(Radix Sort)

特点:

根据键值的每位数字来分配桶,从最低有效位到最高有效位排序。

线性时间复杂度。

适用场景:

适用于整数排序。

当需要对大量整数进行排序时。

每种排序算法都有其特定的优势和局限性,选择合适的排序算法需要根据具体的应用场景和数据特性来决定

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