哈喽大家好,我是保护小周ღ,本期为大家带来的是常见排序算法中的选择排序,主要有直接选择排序以及——堆排序(有点难理解),包您一看就会,快来试试吧~
一、直接选择排序
1.1 算法思想
每一次从待排序的数据元素中选出最小(或最大的)的一个元素,存放在序列的起始位置,直到全部待排序的数据元素排完。
在元素集合a[i]--a[n-1]中选择关键码最大(小)的数据元素 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 在剩余的 [a[i] , a[n-2] …… [a[i+1],a[n-1] ]集合中,重复上述步骤,直到集合剩 余1个元素。
我们拿一组实例来感受一下,直接选择排序是怎么运算的
1.2 代码实现
给大家带来一个优化版本的直接选择排序,一次遍历,选出最大数和最小数,然后交换,相较于传统的,效率高了许多。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #include<stdio.h> //交换 void Swap(int* mini, int* maxi) { int tmp = *mini; *mini = *maxi; *maxi = tmp; } //打印 void Print(int* a, int n) { for (int i = 0; i < n; i++) { printf("%d ", a[i]); } } //直接选择排序 void SelectSort(int *a,int n) { //下标 int begin = 0; int end = n - 1; while (begin < end) { int mini = begin, maxi = end; //选出最大的给maxi,选出最小的给mini for (int i=begin;i<=end;++i) { if (a[i]>a[mini])//升序 { mini = i; //改两个if的符号即可实现升序、降序转换。 } if (a[i] <a[maxi]) { maxi = i; } } //交换 Swap(&a[begin],&a[mini]); //因为还有一种特殊情况,就是begin跟maxi重叠,然后执行第一次交换之后,maxi记录的是最小值 if (begin == maxi) { maxi = mini; } Swap(&a[end], &a[maxi]); ++begin; --end; } } ////直接选择排序 //void SelectSort(int* a, int n)//(升序) //{ // for (int j=0;j<n-1;j++)//整体遍历 // { // for (int i=j+1;i<n;i++)//遍历比较 // { // if (a[j] > a[i])//比较交换 // { // int tmp = a[j]; // a[j] = a[i]; // a[i] = tmp; // } // } // } //} int main() { int a[10] = { 3,5,9,7,4,2,1,6,0,8 }; SelectSort(a, sizeof(a) / sizeof(a[0])); //打印 Print(a, sizeof(a) / sizeof(a[0])); return 0; }
1.3 直接选择排序的特征总结
1.直接选择排序的算法非常好理解,但是效率不高,实际中也很少使用
2.时间复杂度:O(N^2) ,直接选择排序不管数据的顺序如何,都要遍历至结束
3.空间复杂度:O(1)
4.稳定性:不稳定
二、堆排序
2.1 什么是堆?
2.2 判断是否是堆
编辑
我们在给到一个数组的时候,里面的数据往往不是“堆”,我们在使用堆排序的时候,就需要建堆,
堆排序(Heapsort)是指利用堆积树(堆)这种数据结构所设计的一种的排序算法,它是选择排序的一种,利用堆来进行选择数据。跟着我一起看看具体是怎么操作的。
建小堆排降序,建大堆排升序。
怎样建堆呢?这里我们的前辈就设计了一种算法
2.3 向下调整算法
堆排序的本质是选择排序
向下调整算法,如果是建小堆(排降序),前提:左右子树都是小堆。大堆就是反着来。
从根节点开始,选出左右孩子中小的那一个跟父亲比较,如果比父亲小就交换,然后继续往下调整,调整到叶子节点就停止。
2.4 自底向上的建堆方式
这种建堆方式是从倒数第二层的节点(叶子节点的上一层)开始,从右往左,从下到上的向下进行调整。
2.5 代码实现
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #include<stdio.h> //打印数据 void Printf(int* a, int n) { for (int i = 0; i < n; ++i) { printf("%d ", a[i]); } } //交换,传地址 void Swap(int* child, int* parent) { int tmp = *child; *child = *parent; *parent = tmp; } //向下调整算法 //从根节点开始,如果是建立小堆选出左右孩子中小的那一个,跟父亲比较,如果比父亲小就交换 void AdjustDwon(int* a, int n, int root)//建小堆 { int parent = root;//父亲节点 int child = parent * 2 + 1;//默认是左孩子 while (child < n)//叶子节点下标不会超过数组总下标数n { //选出左右孩子中最小的那一个 if (child+1 < n&& a[child + 1] < a[child]) { child += 1;//用a[child]与父亲节点a[parent]比较 } if (a[child] < a[parent]) { //交换,传地址 Swap(&a[child], &a[parent]); //交换后,将child,作为根节点继续向下调整,持续建堆 parent = child; //新的左孩子 child = parent * 2 + 1; } else { break;//如果不用交换,直接结束循环 } } } //堆的建立 //大堆要求:树中所有的父亲都>=孩子,根是最大的 //小堆要求:书中所有的父亲都<=孩子,根是最小的 //建大堆排升序,建小堆排降序 //建堆的时间复杂度是O(N); void HeapSort(int *a,int n) { //找父亲节点 for (int i=(n-1-1)/2;i>=0;--i) { //向下调整算法 AdjustDwon(a,n,i); } //大堆或小堆建立完毕,排序 //用主根节点与最后一个节点交换位置 int end = n - 1; while (end>0) { //交换,传地址 Swap(&a[0],&a[end]); //继续向下调整 AdjustDwon(a,end,0); --end; } } //选择排序—堆排序 int main() { int a[10] = {9,2,5,4,3,1,6,7,8,0}; //堆的建立 HeapSort(a,sizeof(a) / sizeof(a[0])); //打印数据 Printf(a,sizeof(a) / sizeof(a[0])); return 0; }
2.6 堆排序的特性总结
1.堆排序使用堆来选数,效率高很多
2.时间复杂度:O(N*logN)
3.空间复杂度:O(1)
4.稳定性:不稳定
2.5 堆排序的特性总结
1.堆排序使用堆来选数,效率高很多
2.时间复杂度:O(N*logN)
3.空间复杂度:O(1)
4.稳定性:不稳定
至此归并排序的交换博主已经分享完了,相信大家对这个交换排序的逻辑有了一定的理解,尤其是堆排序啊,一定要搞清楚逻辑,多画画图。大家可以自己动手敲敲代码,感受一下。
本期收录于博主的专栏——排序算法,适用于编程初学者,感兴趣的朋友们可以订阅,查看其它“常见排序”。排序算法_保护小周ღ的博客-CSDN博客
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