【数据结构】选择排序 & 堆排序(二)

简介: 【数据结构】选择排序 & 堆排序(二)

一,选择排序

1,基本思想

每一次从待排序的数据元素中选出最小(或最大)的一个元素,存放在序列的起始(末尾)位置,直到全部待排序的数据元素排完 。

2, 基本思路

1,在元素集合 array[ i ] -- array[ n-1 ] 中选择关键码最大(小)的数据元素

2,若它不是这组元素中的最后一个(第一个)元素,则将它与这组元素中的最后一个(第一个)元素交换

3,在剩余的 array[ i ] -- array[ n-2 ](array [ i+1] -- array [ n-1 ] )集合中,重复上述步骤,直到集合剩余1个元素

直接选择排序特性总结

1. 直接选择排序思考非常好理解,但是效率不是很好。实际中很少使用

2. 时间复杂度:O(N^2)

3. 空间复杂度:O(1)

4. 稳定性:不稳定

3,思路实现

选择排序嘛,就是先遍历数组找出最大数和最小数,然后让最小数与首元素交换,最大数与末尾元素交换,当然啦在排序的过程中与之交换的 " 首元素 " 和 " 末尾元素 " 会一直变化的

第一趟排序时,首元素是 arr [ 0 ] ,末尾元素是 arr [ n-1 ]

第二趟排序时,首元素是 arr [ 1 ] ,末尾元素是 arr [ n-2 ]

。。。。。

以此类推直至首元素的小标大于或等于末尾元素的下标

我们现在写一个升序的选择排序:

//选择排序
void SeleSort(int* arr, int n)
{
  int begin = 0, end = n - 1;
  while (begin < end)
  {
    int maxi = begin, mini = begin;
    for (int i = begin; i <= end; i++)
    {
      if (arr[i] > arr[maxi])
      {
        maxi = i;
      }
      if (arr[i] < arr[mini])
      {
        mini = i;
      }
    }
    Swap(&arr[begin], &arr[mini]);
    // 如果maxi和begin重叠,修正一下即可
    if (begin == maxi)
    {
      maxi = mini;
    }
    Swap(&arr[end], &arr[maxi]);
    ++begin;
    --end;
  }
}

我们测试一下:

int main()
{
  int arr[] = { 9,1,2,5,7,4,8,6,3,5 };
  //选择排序
  SeleSort(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
  PrintSort(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
  return 0;
}

可以看到是有序的,选择排序就 OK 了;

二,堆排序

堆排序(Heapsort)是指利用堆积树(堆)这种数据结构所设计的一种排序算法,它是选择排序的一种。它是通过来进行选择数据。需要注意的是排升序要建大堆,排降序建小堆

1,直接选择排序的特性总结

1, 堆排序使用堆来选数,效率就高了很多。

2, 时间复杂度:O(N*logN)

3.,空间复杂度:O(1)

4.,稳定性:不稳定

2,思路实现

要使用堆排序,首先就是要建堆,建堆有两种方式,一种是向上建堆法,一种是向下建堆法;

向上调整建堆的时间复杂度为O(N*logN);

向下调整建堆的时间复杂度为O(N);

所以我们用向下建堆:

//向下调整
void DownAdjust(int* arr, int n, int i)
{
  int perent = i;
  int child = perent* 2 + 1;
  while (child<n)
  {
    if (child+1<n && arr[child + 1] > arr[child])
    {
      child++;
    }
    if (arr[perent] < arr[child])
    {
      //交换
      Swap(&arr[perent], &arr[child]);
      perent = child;
      child = perent * 2 + 1;
    }
    else
    {
      break;
    }
  }
}
//建堆
int i = 0;
for (i = (n - 1 - 1) / 2; i >= 0; i--)
{
  //向下调整
  DownAdjust(arr, n, i);
}

此时堆就建好了,然后就是用【交换删除法】来排序了:

原理:

此时堆顶是最大的数据,让其与末尾的数进行交换,然后让 n--,在让其向下调整这样就可以避开末尾的数了,以此类推直至 n<=1 ,排序就排好了;

//交换,删除排序法
while (n > 1)
{
  //交换
  Swap(&arr[0], &arr[n - 1]);
  n--;
  //向下调整
  DownAdjust(arr, n, 0);
}

我们测试一下:

int main()
{
  int arr[] = { 9,1,2,5,7,4,8,6,3,5 };
  //堆排序
  HeapSort(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
  PrintSort(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
  return 0;
}

可以看到是有序的,堆排序就 OK 了;

3,源代码

//向下调整
void DownAdjust(int* arr, int n, int i)
{
  int perent = i;
  int child = perent* 2 + 1;
  while (child<n)
  {
    if (child+1<n && arr[child + 1] > arr[child])
    {
      child++;
    }
    if (arr[perent] < arr[child])
    {
      //交换
      Swap(&arr[perent], &arr[child]);
      perent = child;
      child = perent * 2 + 1;
    }
    else
    {
      break;
    }
  }
}
//堆排序
void HeapSort(int* arr, int n)
{
  //建堆
  int i = 0;
  for (i = (n - 1 - 1) / 2; i >= 0; i--)
  {
    //向下调整
    DownAdjust(arr, n, i);
  }
  //交换,删除排序法
  while (n > 1)
  {
    //交换
    Swap(&arr[0], &arr[n - 1]);
    n--;
    //向下调整
    DownAdjust(arr, n, 0);
  }
}

第二阶段就到这里了,带大家在秒杀两个排序松松骨,真正有挑战的排序还在后头!

后面博主会陆续更新;

如有不足之处欢迎来补充交流!

完结。。


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