详细介绍8种最常用的排序算法
时间:2024-10-28
排序算法是计算机科学中的基础内容,广泛应用于数据处理、搜索等场景。以下是八种常用的排序算法的详细介绍:
1. 冒泡排序(Bubble Sort)
原理:通过重复比较相邻元素并交换它们的位置,将较大的元素“冒泡”到数组的末尾。
时间复杂度:坏和平均情况是 (O(n^2)),情况是 (O(n))(当数组已排序时)。
空间复杂度:(O(1))(原地排序)。
稳定性:稳定。
2. 选择排序(Selection Sort)
原理:每次从未排序部分选择的元素,放到已排序部分的末尾,逐步构建有序序列。
时间复杂度:所有情况下均为 (O(n^2))。
空间复杂度:(O(1))(原地排序)。
稳定性:不稳定。
3. 插入排序(Insertion Sort)
原理:将元素逐个插入到已排序的序列中,适合小规模数据。
时间复杂度:坏情况是 (O(n^2)),情况是 (O(n))(当数组已排序时)。
空间复杂度:(O(1))(原地排序)。
稳定性:稳定。
4. 归并排序(Merge Sort)
原理:采用分治法,将数组分成两半,分别排序后合并。适合大规模数据。
时间复杂度:所有情况下均为 (O(n \log n))。
空间复杂度:(O(n))(需要额外空间)。
稳定性:稳定。
5. 快速排序(Quick Sort)
原理:选择一个基准元素,将数组分成比基准小和大的两部分,递归排序两部分。
时间复杂度:坏情况是 (O(n^2)),平均情况是 (O(n \log n))。
空间复杂度:(O(\log n))(递归栈空间)。
稳定性:不稳定。
6. 堆排序(Heap Sort)
原理:将数组构建成堆,然后依次取出元素,重新调整堆。
时间复杂度:所有情况下均为 (O(n \log n))。
空间复杂度:(O(1))(原地排序)。
稳定性:不稳定。
7. 计数排序(Counting Sort)
原理:利用额外的数组统计每个元素的出现次数,然后按照计数结果构建有序数组。
时间复杂度:(O(n + k)),其中 (k) 是输入范围。
空间复杂度:(O(k))(需要额外空间)。
稳定性:稳定。
8. 基数排序(Radix Sort)
原理:将数字按位分配,先按低位排序,再按高位排序,通过多次稳定排序实现。
时间复杂度:(O(nk)),其中 (k) 是数字的位数。
空间复杂度:(O(n + k))(需要额外空间)。
稳定性:稳定。