各種排序算法精講——O(n^2)的排序算法

一领斥、選擇排序

選擇排序(Selection Sort)是一種簡(jiǎn)單直觀的排序算法。它的工作原理如下梦湘,首先在未排序序列中找到最邢箍拧(大)元素件甥,存放到排序序列的起始位置,然后哼拔,再?gòu)氖S辔磁判蛟刂欣^續(xù)尋找最幸小(大)元素,然后放到已排序序列的末尾倦逐。以此類推轿曙,直到所有元素均排序完畢。下面用圖片來(lái)說(shuō)明一下這個(gè)算法:

首先我們先找到數(shù)組中最小的元素

這里寫圖片描述

然后將找到的最小元素與數(shù)組的第一個(gè)元素交換位置

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這樣我們的數(shù)組中的第一個(gè)元素就是已經(jīng)排好序的僻孝,然后我們找數(shù)組中除去第一個(gè)元素外最小的元素

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將找到的元素與第二個(gè)元素交換导帝,這時(shí)我們數(shù)組的前兩個(gè)元素是排序好的元素

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依次按照前面的方法操作

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最終得到完全排好序的數(shù)組

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代碼如下:

#include<iostream>
#include<algorithm>
using namespace std;
void selectionSort(int arr[], int n) {
    for(int i=0;i<n;i++) {
        //尋找[i,n)區(qū)間中的最小值
        int minIndex = i;
        for(int j=i+1;j<n;j++) {
            if(arr[j] < arr[minIndex]) minIndex= j;
        }
        swap(arr[i], arr[minIndex]); 
    } 
}

int main() {
    int a[10] = {10,9,8,7,2,3,4,6,5,1};
    selectionSort(a, 10);
    for(int i=0;i<10;i++) {
        cout<<a[i]<<" ";
    }
    cout<<endl;
    return 0;
}

二、插入排序

設(shè)有一組關(guān)鍵字{K1穿铆, K2您单,…, Kn}荞雏;排序開始就認(rèn)為 K1 是一個(gè)有序序列虐秦;讓 K2 插入上述表長(zhǎng)為 1 的有序序列,使之成為一個(gè)表長(zhǎng)為 2 的有序序列凤优;然后讓 K3 插入上述表長(zhǎng)為 2 的有序序列悦陋,使之成為一個(gè)表長(zhǎng)為 3 的有序序列;依次類推筑辨,最后讓 Kn 插入上述表長(zhǎng)為 n-1 的有序序列俺驶,得一個(gè)表長(zhǎng)為 n 的有序序列。下面用圖片來(lái)說(shuō)明一下這個(gè)算法:

默認(rèn)數(shù)組的第一個(gè)元素是已經(jīng)排好序的棍辕,所以這里從第二個(gè)元素開始

這里寫圖片描述

將第二各元素插入到已經(jīng)排序的元素中(這里只有第一個(gè)暮现,所以我們將第二個(gè)元素和第一個(gè)元素交換位置),接下來(lái)我們看第三個(gè)元素

這里寫圖片描述

依次將第三個(gè)元素與前面兩個(gè)已排序元素比較楚昭,如果小于已排序元素栖袋,就交換位置,實(shí)現(xiàn)插入的效果

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接著重復(fù)上面的操作抚太,直到數(shù)組變?yōu)橛行虻臑橹?/strong>

這里寫圖片描述

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代碼如下:

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<vector>
using namespace std;
void insertionsort(int arr[], int n) {
    for(int i=1;i<n;i++) {
        //尋找元素arr[i]合適的插入位置
        for(int j=i;j>0;j--) {
            if(arr[j] < arr[j-1]) {
                swap(arr[j], arr[j-1]);
            } 
            else {
                break;
            }
        } 
    } 
}

int main() {
    int a[10] = {10,9,8,7,2,3,4,6,5,1};
    insertionsort(a, 10);
    for(int i=0;i<10;i++) {
        cout<<a[i]<<" ";
    }
    cout<<endl;
    return 0;
}

三塘幅、優(yōu)化插入排序

我們可以發(fā)現(xiàn)上面的插入排序?qū)崿F(xiàn)其實(shí)是有問(wèn)題的,我們其實(shí)沒有必要將插入的元素與已排序的元素一一進(jìn)行替換尿贫,我們只需要找到要插入的位置电媳,然后將后面的元素都后移一位就可以了。優(yōu)化后的代碼如下:

void insertionsort2(int arr[], int n) {
    for(int i=1;i<n;i++) {
        //尋找元素arr[i]合適的插入位置
        int t = arr[i];
        int j;//保存元素t應(yīng)該插入的位置 
        for(j=i;j>0;j--) {
            if(arr[j-1] > t) {
                arr[j] = arr[j-1];
            } 
            else {
                break;
            }
        }
        arr[j] = t; 
    } 
}

四帅霜、冒泡排序

冒泡排序(Bubble Sort匆背,臺(tái)灣譯為:泡沫排序或氣泡排序)是一種簡(jiǎn)單的排序算法。它重復(fù)地走訪過(guò)要排序的數(shù)列身冀,一次比較兩個(gè)元素钝尸,如果他們的順序錯(cuò)誤就把他們交換過(guò)來(lái)。走訪數(shù)列的工作是重復(fù)地進(jìn)行直到?jīng)]有再需要交換搂根,也就是說(shuō)該數(shù)列已經(jīng)排序完成珍促。這個(gè)算法的名字由來(lái)是因?yàn)樵叫〉脑貢?huì)經(jīng)由交換慢慢“浮”到數(shù)列的頂端。下面用圖片來(lái)說(shuō)明一下這個(gè)算法:


這里寫圖片描述

代碼實(shí)現(xiàn):

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<vector>
using namespace std;
void bubble_sort(int arr[], int len) {  
    int i, j;  
    for (i = 0; i < len - 1; i++)  
        for (j = 0; j < len - 1 - i; j++)  
            if (arr[j] > arr[j + 1])  
                swap(arr[j], arr[j + 1]);  
} 

int main() {
    int a[10] = {10,9,8,7,2,3,4,6,5,1};
    bubble_sort(a, 10);
    for(int i=0;i<10;i++) {
        cout<<a[i]<<" ";
    }
    cout<<endl;
    return 0;
}

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