排序算法之——选择类排序

选择类排序的基本思想

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,存放在序列的起始位置,直到全部待排序的数据元素排完。


简单选择排序

思想:设待排序序列的记录个数为n。i取1,2,…,n-1,从所有n-i+1个记录(Ri,Ri+1,…,Rn)中找出排序码最小的记录,与第i个记录交换。执行n-1趟后就完成了记录序列的排序。

平均时间复杂度:O(n^2)。

稳定性:不稳定。

代码:


树形选择排序(锦标赛排序)

基本思想:首先对待排序的n个记录的关键字进行两两比较,选取每两个的较小者。然后在其中n/2向上取整个较小者中,再进行两两比较,选出较小者。以此类推,直至选出最小的关键字的记录为止。经过n趟比较,可完成整个排序。

注:整个树形选择排序可用一棵有n个结点的完全二叉树完成,每一趟选出的最小关键字就是该树的根结点。为了选出次小关键字,在输出最小关键字后,就将最小关键字所对应的结点的关键字置为无穷大,然后从该叶子结点开始和其兄弟结点的关键字比较,修改从该叶子结点到根结点路径上各结点的值,则根结点的值被修改为次小关键字。如此重复,直到所有记录的关键字全部输出为止。

代码:略。

平均时间复杂度:O(nlog2n)。

稳定性:未知。


堆排序

堆的定义

堆是满足下列性质的数列{r1,r2,...,rn}:

当ri<=r2i,ri<=2i+1时,为小顶堆;

当ri>=r2i,ri>=2i+1时,为大顶堆;

注:若将堆看成是一棵完全二叉树,则堆是空树或是满足下列特性的完全二叉树:其左、右子树分别是堆,并且当左、右子树不为空时,根结点的值小于(小顶堆)或者大于(大顶堆)左右子树的根结点的值。

堆排序的思想:将无序序列建成一个堆,得到关键字最小(大)的记录;输出堆顶的最小(大)值后,将剩余的 n-1 个元素重又建成一个堆,则可得到 n 个元素的次小值;如此重复执行,直到堆中只有一个记录为止。

筛选:筛选是指对一棵左、右子树均为堆的完全二叉树,“调整”根结点使整个二叉树成为堆。首先将该完全二叉树的根结点中的记录移除,该记录称为待“调整”的记录。此时根结点相当于空结点,从空节点的左、右孩子中选一个关键字较小的记录,如果该记录的关键字小于待调整记录的关键字,则将该记录上移至空结点中。此时,原来那个关键字较小的子结点相当于空结点,从空结点的左、右孩子中选出一个关键字较小的记录,如果该记录的关键字仍然小于待调整记录的关键字,则将该记录上移至空结点中。重复上述移动过程,直到空结点左、右孩子为空或左、右孩子的关键字值均大于(即空结点比它左、右孩子的较小者都小)待调整记录的关键字。此时,将待调整记录放入空结点。

建立堆:首先将任意一个无序序列建立成一个完全二叉树,然后每个叶子结点可以视为单个元素构成的堆,再用筛选法,自底向上逐层(即从编号最大的那个内部结点开始,即n/2)把所有子树调整为堆,直到将整棵完全二叉树调整为堆。

堆排序的过程:

1).将待排序的无序序列首先建一个初始小顶堆,堆顶元素为最小值,然后将堆顶记录与堆尾记录交换,并将最后一个记录所在的枝剪掉。

2).调整剩余的记录序列,利用筛选法重新调整为一个新堆,堆顶元素为次小值,然后交换并剪枝。

3).以此类推,进行n-2次筛选,直到所有输出的元素为一个有序序列。

平均时间复杂度:O(nlog2n)。

稳定性:不稳定。

代码:

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