论文导读:还要掌握解题的算法。应用冒泡排序法时。所以快速排序法属于不稳定性排序。利用直接插入排序法。直接选择排序法。
关键词:算法,冒泡排序法,快速排序法,归并排序法,插入排序法,选择排序法
引言
我们在进行程序设计时,除了要掌握一门程序设计语言外,还要掌握解题的算法。算法是为解决一个问题而采取的方法和步骤,是程序的灵魂。一切问题解决的过程都是有效数据组织的过程,是寻找、设计和实现算法的过程。排序是数据处理中的一项重要操作。要编制一个好的数据排序程序,就要有一个好的排序算法,既运算快又内存开销小。而所谓排序是将一组无序的数据按一定规律进行排列,使其成为有序序列。排序方法很多,应用也很广泛。这里介绍几个常用的排序算法,并对此进行分析和比较。
1.冒泡排序法
冒泡排序法是一个最简单的交换排序方法,它是利用相邻的两数据相互比较,如果前面数据比后面数据小,则将这两个数据交换位置(大气泡在小气泡上面),然后再以同样方法比较下两个相邻的数据,以此类推,直到所有数据都有序为止。其算法如下:
void bubblesort(px a[],int n)
{
int I, j, bjh;
px tmp;
for (I=0;I<n-1;I++)
{bjh=0;
for (j=n-1;j>I;j--)
if (a[j]<a[j-1])
{tmp=a[j];
a[j]=a[j-1];
a[j-1]=tmp;
bjh=1;
}
if (bjh==0)
return;
}
}
应用冒泡排序法时,若数据已有部分排好序,则它可以很快速地完成排序,这也是它的优点;但另一方面,它会反复扫描数据,比较相邻的两个数据,速度不快也没有效率,这是它不足的地方。从上述算法中也可以看出,相同的数值在排序过后其顺序和排序前的顺序是一样的,冒泡排序是属于稳定性排序。
2.快速排序法
快速排序法也是很有名且最常用的排序方法之一。也属于交换排序的方法。它的基本思想是通常取待排序的第一个记录,把该记录放入最终位置后,整个数据区间被此记录分割成两个子区间。所有关键字比该记录关键字小的放置在前子区间中,所有比它大的放置在后子区间中,并把该记录排在这两个子区间的中间,这个过程也称作一趟快速排序。这之后对所有的两个子区间分别重复上述过程,直到每个子区间内只有一个记录为止。论文检测。快速排序算法如下:
void quicksort(px a[ ],int s, int t)
{
int I=s,j=t;
px tmp;
if (s<t)
{ tmp=a[s];
while (I!=j)
{while (j>I)
j--;
if (I<j)
{ a[I]=a[j];
I++;
}
while (I<j)
I++;
If (I<j)
{ a[j]=a[I];
j--;
}
}
a[I]=tmp;
Quicksort(a,s,I-1);
Quicksort(a,I+1,t);
}
}
快速排序在进行每次分割时,如果两个子表均匀大小时,它的效率是最快的;反之,如果分割的两个子表大小相差很大时,它的效率是最慢的。而且快速排序在交换数据的过程中,相同数据的位置会发生变动,所以快速排序法属于不稳定性排序。
3. 归并排序
归并排序也是一个常用的排序方法。归并是将两个或多个有序记录序列合并成一个有序序列。归并排序就是用归并的办法进行排序,把多个有序表经过若干次归并,最终合成一个有序表。
归并排序算法如下:
void Mergesort(px a[ ],int low,int mid, int high)
{
px *a1;
int I=low,j=mid+1,k=0;
R1=(px *)nalloc((high-low+1)*sizelf(px));
While (I<=mid&&j<=high)
If(a[I].key<=a[j].key)
{ a1[k]=a[I];
I++;k++;
}
else
{a1[k]=a[j];
j++;k++;
}
while(I<=mid)
{
a1[k]=a[k];
I++;k++;
}
while(j<=high)
a1[k]=a[j];
J++;k++;
}
for(k=0,I=low;I<=high;k++,I++)
a[I]=a1[k];
}
对于归并算法,当有n个元素时,需要[log2n]趟归并,每一趟归并,其关键字比较次数不超过n-1,元素移动次数都是n,而在归并排序过程中,数据元素的相对位置不发生改变,所以归并排序算法是稳定的。
4.插入排序
常用的插入排序算法是直接插入排序,是把一个记录插入到已排序的有序文件中去,使得在插入这个记录之后,得到的仍然是有序文件。论文检测。它的基本思想是:每一趟将一个待排序的记录,按其关键字值的大小插入到已经排序的部分文件中适当位置上,直到全部插入完成。其算法如下:
void insertsort(px a[ ],int n)
{
int I,j;
px tmp;
for (I=1;I<n;I++)
( tmp=a[I];
j=I-1;
while (j>=0 &&tmp.key<a[j].key)
{a[j+1]=a[j];
j--;
}
a[j+1]=tmp;
}
}
从算法可以看出,利用直接插入排序法,最少比较n-1次,最多比较n(n-1)/2次,平均比较次数是n(n-1)/4次。插入排序过程中数据的位置不发生变化,它属于稳定的排序方法。
5.选择排序法
选择排序是从待排序的数据中,按指定的规则选出某种元素,经过和其他元素重整,再依原则交换位置后达到排序的目的。它的基本思想是:把数据区划分成两个部分,即有序区和无序区;从无序区中选择关键字最小的记录,将其添加到有序区的尾部;不断重复上述操作,直到无序区为空。其算法如下:
void selectsort(px a[ ],int n)
{
int I,j,k;
px tmp
for (I=0;I<=n-1;I++;)
{ k=I;
for (j=I+1;j<n;j++)
if(a[j].key<a[k].key)
k=j;
tmp=a[I];
a[I]=a[k];
a[k]=tmp;
}
}
直接选择排序法,其关键字的比较次数与各元素原来的排列顺序无关,但元素的移动次数和初始排列顺序有关,所以直接选择排序也属于不稳定排序法。
结束语
在程序设计中,排序的算法还有多种,上述是平时常用的几种排序算法,并用C语言给出算法描述。一般来说,我们常以算法执行的时间作为衡量算法优劣的主要指标。论文检测。不同的排序方法各有优缺点,可适用于不同的场合。比如,当n较小时(n<50),可采用插入排序、选择排序或冒泡排序,这些排序方法比较简单;当n较大时,则采用快速排序、归并排序等;若待排序列的记录序列初始状态按关键字基本有序,则选用插入排序和冒泡排序效率最高。
由于排序运算在计算机应用中经常使用,非常重要,深刻理解各种排序的基本思想和特点,熟悉排序过程,熟记各种算法的分析结果及分析方法对程序设计人员是很重要的。在实际应用中,我们可以根据实际问题的要求,选用合适的排序方法。
参考文献:
[1]张勇,杨喜权,刘群义.数据结构(M).北京:北京希望电子出版社,2006,8
[1]廖荣贵,许正宪,王龙发等.数据结构与算法(M).北京:清华大学出版社,2004,11
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