【软考】数据结构与算法基础 - 排序算法

一、排序算法

排序算法是数据结构中的重要部分之一
排序算法用于将一组数据按照特定的顺序排列。
排序可以算是最基本,最常用的算法,也是笔试面试中最常被考的算法。

二、排序算法设计思想

将一组数据按照一定的顺序排列,从而提高数据的可读性和可处理性。

三、常见见的排序算法及其基本原理

最基本的是冒泡排序,选择排序,插入排序要可以很快地用代码实现。这些主要考察你的实际编码能力。堆排序,归并排序,快速排序这些算法需要熟悉主要思想,和需要注意的细节地方。需要熟悉的常用排序算法的时间复杂度和空间复杂度。这些算法各有优缺点,适用于不同的场景和数据类型。在实际应用中,需要根据具体的需求和情况选择适合的排序算法。

3.1 冒泡排序(Bubble Sort)

通过不断比较相邻元素,将较大的元素向右移动,从而实现排序。
时间复杂度为O(n^2)。

3.2 选择排序(Selection Sort)

每次从未排序的元素中选择最小(或最大)的元素,并将其放置到已排序的末尾。
时间复杂度为O(n^2)。

3.3 插入排序(Insertion Sort)

将未排序的元素逐个插入到已排序的序列中,从而实现排序。
时间复杂度为O(n^2)。

3.4 快速排序(Quick Sort)

通过选择一个基准元素,将序列划分为两个子序列,左边的元素都小于基准元素,右边的元素都大于基准元素,然后递归地对左右子序列进行快速排序。
时间复杂度为O(n log n)。

3.5 归并排序(Merge Sort)

将序列划分为若干个子序列,对每个子序列进行归并排序,然后将已经排好序的子序列合并为整体有序的序列。
时间复杂度为O(n log n)。

3.6 堆排序(Heap Sort)

通过构建最大堆或最小堆,然后将堆顶元素与最后一个元素交换并删除堆顶元素,重复执行此过程直到序列有序。
时间复杂度为O(n log n)。

3.7 希尔排序(Shell Sort)

通过定义一个间隔序列,按照该间隔序列对序列进行分组,然后对每个分组进行插入排序,逐渐减小间隔大小,直到间隔为时间复杂度取决于间隔序列的选择。

四、各种排序算法的使用范围

(1)当数据规模较小时,可以使用简单的直接插入排序或者直接选择排序。
(2)当文件的初态已经基本有序,可以用直接插入排序和冒泡排序。
(3)当数据规模较大是,应用速度最快的排序算法,可以考虑使用快速排序。当记录随机分布的时候,快速排序平均时间最短,但是出现最坏的情况,这个时候的时间复杂度是O(n^2),且递归深度为n,所需的占空间为O(n)。
(4)对排序不会出现快排那样最坏情况,且堆排序所需的辅助空间比快排要少,但是这两种算法都不是稳定的,要求排序时是稳定的,可以考虑用归并排序。
(5)归并排序可以用于内部排序,也可以使用于排不排序。在外部排序时,通常采用多路归并,并且通过解决长顺串的合并,缠上长的初始串,提高主机与外设并行能力等,以减少访问外存额外次数,提高外排的效率。

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转载自blog.csdn.net/wstever/article/details/129889336
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