視覺直觀感受 7 種常用的排序演算法

發表於2013-04-01

1. 快速排序

介紹:

快速排序是由東尼·霍爾所發展的一種排序演算法。在平均狀況下,排序 n 個專案要Ο(n log n)次比較。在最壞狀況下則需要Ο(n2)次比較,但這種狀況並不常見。事實上,快速排序通常明顯比其他Ο(n log n) 演算法更快,因為它的內部迴圈(inner loop)可以在大部分的架構上很有效率地被實現出來,且在大部分真實世界的資料,可以決定設計的選擇,減少所需時間的二次方項之可能性。

步驟:

  1. 從數列中挑出一個元素,稱為 “基準”(pivot),
  2. 重新排序數列,所有元素比基準值小的擺放在基準前面,所有元素比基準值大的擺在基準的後面(相同的數可以到任一邊)。在這個分割槽退出之後,該基準就處於數列的中間位置。這個稱為分割槽(partition)操作。
  3. 遞迴地(recursive)把小於基準值元素的子數列和大於基準值元素的子數列排序。

排序效果:

視覺直觀感受7種常用排序演算法

 

2. 歸併排序

介紹:

歸併排序(Merge sort,臺灣譯作:合併排序)是建立在歸併操作上的一種有效的排序演算法。該演算法是採用分治法(Divide and Conquer)的一個非常典型的應用

步驟:

  1. 申請空間,使其大小為兩個已經排序序列之和,該空間用來存放合併後的序列
  2. 設定兩個指標,最初位置分別為兩個已經排序序列的起始位置
  3. 比較兩個指標所指向的元素,選擇相對小的元素放入到合併空間,並移動指標到下一位置
  4. 重複步驟3直到某一指標達到序列尾
  5. 將另一序列剩下的所有元素直接複製到合併序列尾

排序效果:

視覺直觀感受7種常用排序演算法

 

3. 堆排序

介紹:

堆積排序(Heapsort)是指利用這種資料結構所設計的一種排序演算法。堆是一個近似完全二叉樹的結構,並同時滿足堆性質:即子結點的鍵值或索引總是小於(或者大於)它的父節點。

步驟:

(比較複雜,自己上網查吧)

排序效果:

視覺直觀感受7種常用排序演算法

 

4. 選擇排序

介紹:

選擇排序(Selection sort)是一種簡單直觀的排序演算法。它的工作原理如下。首先在未排序序列中找到最小元素,存放到排序序列的起始位置,然後,再從剩餘未排序元素中繼續尋找最小元素,然後放到排序序列末尾。以此類推,直到所有元素均排序完畢。

排序效果:

視覺直觀感受7種常用排序演算法

 

5. 氣泡排序

介紹:

氣泡排序(Bubble Sort,臺灣譯為:泡沫排序或氣泡排序)是一種簡單的排序演算法。它重複地走訪過要排序的數列,一次比較兩個元素,如果他們的順序錯誤就把他們交換過來。走訪數列的工作是重複地進行直到沒有再需要交換,也就是說該數列已經排序完成。這個演算法的名字由來是因為越小的元素會經由交換慢慢“浮”到數列的頂端。

步驟:

  1. 比較相鄰的元素。如果第一個比第二個大,就交換他們兩個。
  2. 對每一對相鄰元素作同樣的工作,從開始第一對到結尾的最後一對。在這一點,最後的元素應該會是最大的數。
  3. 針對所有的元素重複以上的步驟,除了最後一個。
  4. 持續每次對越來越少的元素重複上面的步驟,直到沒有任何一對數字需要比較。

排序效果:

視覺直觀感受7種常用排序演算法

 

6. 插入排序

介紹:

插入排序(Insertion Sort)的演算法描述是一種簡單直觀的排序演算法。它的工作原理是通過構建有序序列,對於未排序資料,在已排序序列中從後向前掃描,找到相應位置並插入。插入排序在實現上,通常採用in-place排序(即只需用到O(1)的額外空間的排序),因而在從後向前掃描過程中,需要反覆把已排序元素逐步向後挪位,為最新元素提供插入空間。

步驟:

  1. 從第一個元素開始,該元素可以認為已經被排序
  2. 取出下一個元素,在已經排序的元素序列中從後向前掃描
  3. 如果該元素(已排序)大於新元素,將該元素移到下一位置
  4. 重複步驟3,直到找到已排序的元素小於或者等於新元素的位置
  5. 將新元素插入到該位置中
  6. 重複步驟2

排序效果:

(暫無)

 

7. 希爾排序

介紹:

希爾排序,也稱遞減增量排序演算法,是插入排序的一種高速而穩定的改進版本。

希爾排序是基於插入排序的以下兩點性質而提出改進方法的:

1、插入排序在對幾乎已經排好序的資料操作時, 效率高, 即可以達到線性排序的效率

2、但插入排序一般來說是低效的, 因為插入排序每次只能將資料移動一位>

排序效果:

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