第7章-排序算法案例优秀PPT.ppt
《第7章-排序算法案例优秀PPT.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第7章-排序算法案例优秀PPT.ppt(79页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、1第七章:第七章:排序算法排序算法2排序的概念排序的概念排序是计算机内常常进行的一种操作,其目的是将一组“无序”的记录序列调整为“有序”的记录序列。例如:将下列关键字序列例如:将下列关键字序列52,49,80,36,14,58,61,23,97,75调整为调整为14,23,36,49,52,58,61,75,80,973假设含假设含n个记录的序列为个记录的序列为 R1,R2,,Rn 其相应的关键字序列为其相应的关键字序列为 K1,K2,,Kn 这些关键字相互之间可以进行比较,即在这些关键字相互之间可以进行比较,即在它们之间存在着这样一个关系它们之间存在着这样一个关系:Kp1Kp2Kpn按此固有
2、关系将上式记录序列重新排列为按此固有关系将上式记录序列重新排列为 Rp1,Rp2,,Rpn 的操作称作排序。的操作称作排序。排序的概念排序的概念4内部排序和外部排序内部排序和外部排序若整个排序过程不须要访问外存便能完成,则称此类排序问题为内部排序;反之,若参与排序的记录数量很大,整个序列的排序过程不行能在内存中 完成,则称此类排序问题为外部排序。5待排记录的数据类型定义待排记录的数据类型定义#define MAXSIZE 1000/待排依次表最大长度待排依次表最大长度typedef int KeyType;/关键字类型为整数类型关键字类型为整数类型typedef struct KeyType
3、key;/关键字项关键字项 InfoType otherinfo;/其它数据项其它数据项 RcdType;/记录类型记录类型typedef struct RcdType rMAXSIZE+1;/r0闲置闲置 int length;/依次表长度依次表长度 SqList;/依次表类型依次表类型6有序序列R1.i-1Ri无序序列 Ri.n一趟干脆插入排序的基本思想一趟干脆插入排序的基本思想有序序列R1.i无序序列 Ri+1.n7实现实现“一趟插入排序一趟插入排序”分三步进行分三步进行3将Ri 插入插入(复制)到Rj+1的位置上。2将将Rj+1.i-1中的全部记录均后移中的全部记录均后移 一个位置;一
4、个位置;1在R1.i-1中查找查找Ri的插入位置,R1.j.key Ri.key Rj+1.i-1.key;8干脆插入排序干脆插入排序9void InsertionSort(SqList&L)/对依次表对依次表 L 作干脆插入排序。作干脆插入排序。for(i=2;i=L.length;+i)if(L.ri.key L.ri-1.key)/InsertSortL.r0=L.ri;/复制为监视哨for(j=i-1;L.r0.key L.rj.key;-j)L.rj+1=L.rj;/记录后移L.rj+1=L.r0;/插入到正确位置10干脆插入排序时间分析干脆插入排序时间分析最好的状况(关键字在记录序
5、列中依次有序):最好的状况(关键字在记录序列中依次有序):“比较比较”的次数:的次数:最坏的状况(关键字在记录序列中逆序有序):最坏的状况(关键字在记录序列中逆序有序):“比较比较”的次数:的次数:0“移动移动”的次数:的次数:“移动移动”的次数:的次数:11 因为因为R1.i-1 R1.i-1 是一个按关键字有是一个按关键字有序的有序序列,则可以序的有序序列,则可以利用折半查找实现利用折半查找实现“在在R1.i-1R1.i-1中中查找查找RiRi的的插入位置插入位置”,如此实现的插入排序为,如此实现的插入排序为折半插入折半插入排序。排序。折半插入排序折半插入排序1214 36 49 52 8
6、0 58 61 23 97 75ilowhighmmlowlowmhigh14 36 49 52 58 61 80 23 97 75ilowhighmhighmhighmlow例如:再如:插入位置插入位置L.rL.r13void BiInsertionSort(SqList&L)/BInsertSort在在 L.r1.i-1中折半查找插入位置;中折半查找插入位置;for(i=2;i=high+1;-j)L.rj+1=L.rj;/记录后移L.rhigh+1=L.r0;/插入14low=1;high=i-1;while(low=high)m=(low+high)/2;/折半if(L.r0.key
7、L.rm.key)high=m-1;/插入点在低半区else low=m+1;/插入点在高半区15 希尔排序希尔排序 基本思想:对待排记录序列先作“宏观”调整,再作“微观”调整。所谓“宏观”调整,指的是,“跳动式”的插入排序。具体做法为:16 将记录序列分成若干子序列,分别对每个子序列进将记录序列分成若干子序列,分别对每个子序列进行插入排序。行插入排序。其中,其中,d d 称为增量,它的值在排序过程中从大到小渐称为增量,它的值在排序过程中从大到小渐渐缩小,直至最终一趟排序减为渐缩小,直至最终一趟排序减为 1 1。例如:将例如:将 n 个记录分成个记录分成 d 个子序列:个子序列:R1,R1+d
8、,R1+2d,R1+kd R2,R2+d,R2+2d,R2+kd Rd,R2d,R3d,Rkd,R(k+1)d 希尔排序希尔排序17例如:例如:16 25 12 30 47 11 23 36 9 18 31 第一趟希尔排序,设增量第一趟希尔排序,设增量 d=5d=511 23 12 9 18 16 25 36 30 47 31 其次趟希尔排序,设增量其次趟希尔排序,设增量 d=3 d=39 18 12 11 23 16 25 31 30 47 36第三趟希尔排序,设增量第三趟希尔排序,设增量 d=1d=1 9 11 12 16 18 23 25 30 31 36 47 18void Shell
9、Insert(SqList&L,int dk)for(i=dk+1;i=n;+i)if(L.ri.key0&(L.r0.keyL.rj.key);j-=dk)L.rj+dk=L.rj;/记录后移,查找插入位置 L.rj+dk=L.r0;/插入 /if/ShellInsert19void ShellSort(SqList&L,int dlta,int t)/增量为dlta的希尔排序 for(k=0;k1)/while/BubbleSorti=n;i=lastExchangeIndex;/本趟进行过交换的 /最终一个记录的位置 if(Rj+1.key Rj.key)Swap(Rj,Rj+1);la
10、stExchangeIndex=j;/登记进行交换的记录位置 /iffor(j=1;j i;j+)lastExchangeIndex=1;23最好的状况(关键字在记录序列中依次有序):最好的状况(关键字在记录序列中依次有序):只需进行一趟起泡只需进行一趟起泡“比较比较”的次数:的次数:最坏的状况(关键字在记录序列中逆序有序):最坏的状况(关键字在记录序列中逆序有序):需进行需进行n-1趟起泡趟起泡“比较比较”的次数:的次数:0“移动移动”的次数:的次数:“移动移动”的次数:的次数:n-1冒泡排序时间分析冒泡排序时间分析24一趟快速排序一趟快速排序目标:目标:找一个记录,以它的关键字作为“枢轴枢
11、轴”,凡其关键字小于枢轴关键字小于枢轴的记录均移动至该记录之前移动至该记录之前,反之,凡关键字大于关键字大于枢轴枢轴的记录均移动至该记录之后移动至该记录之后。致使一趟排序一趟排序之后,记录的无序序列Rs.t将分割成两部分分割成两部分:Rs.i-1和Ri+1.t,且 Rj.key Ri.key Rj.key (sji-1)枢轴枢轴 (i+1jt)。25stlowhigh设设 Rs=52 为枢轴为枢轴 将 Rhigh.key 和 枢轴的关键字进行比较,要求Rhigh.key 枢轴的关键字 将 Rlow.key 和 枢轴的关键字进行比较,要求Rlow.key 枢轴的关键字high23low80hig
12、h14low52例如例如R052lowhighhighhighlow26int Partition(RedType&R,int low,int high)pivotkey=Rlow.key;while(lowhigh)while(low=pivotkey)-high;RlowRhigh;while(lowhigh&Rlow.key=pivotkey)+low;RlowRhigh;return low;/返回枢轴所在位置/Partition27int Partition(RedType R,int low,int high)/Partition R0=Rlow;pivotkey=Rlow.key
13、;/枢轴 while(lowhigh)while(low=pivotkey)-high;/从右向左搜寻从右向左搜寻Rlow=Rhigh;while(lowhigh&Rlow.key=pivotkey)+low;/从左向右搜寻从左向右搜寻Rhigh=Rlow;Rlow=R0;return low;28快速排序快速排序 首先对无序的记录序列进行“一次划分一次划分”,之后分别分别对分割所得两个子序列“递归递归”进行快速进行快速排序排序。无无 序序 的的 记记 录录 序序 列列无序记录子序列无序记录子序列(1)(1)无序子序列无序子序列(2)(2)枢轴枢轴一次划分一次划分分别进行快速排序分别进行快速排
14、序29void QSort(RedType&R,int s,int t)/对记录序列Rs.t进行快速排序 if(s t-1)/长度大于1 /QSortpivotloc=Partition(R,s,t);/对 Rs.t 进行一次划分一次划分QSort(R,s,pivotloc-1);/对低子序列递归排序,pivotloc是枢轴位置是枢轴位置QSort(R,pivotloc+1,t);/对高子序列递归排序30快速排序的时间分析快速排序的时间分析假设假设一次划分所得枢轴位置一次划分所得枢轴位置 i=ki=k,则对,则对n n 个记录进个记录进行快排所需时间:行快排所需时间:其中其中 T Tpassp
15、ass(n n)为对为对 n n 个记录进行一次划分所需时间。个记录进行一次划分所需时间。若待排序列中记录的关键字是随机分布的,则 k 取 1 至 n 中随意一值的可能性相同。T(n)=Tpass(n)+T(k-1)+T(n-k)31设 Tavg(1)b则可得结果:结论结论:快速排序的时间困难度为快速排序的时间困难度为O(nlogn)由此可得快速排序所需时间的平均值为:32 若待排记录的初始状态为按关键字有序若待排记录的初始状态为按关键字有序时,快速排序将蜕化为起泡排序,其时间时,快速排序将蜕化为起泡排序,其时间困难度为困难度为O(n2)。快速排序的时间分析快速排序的时间分析33简洁选择排序简
16、洁选择排序假设排序过程中,待排记录序列的状态为:有序序列R1.i-1无序序列 Ri.n 第 i 趟简洁选择排序从中选出关键字最小的记录有序序列R1.i无序序列 Ri+1.n34简洁选择排序简洁选择排序35void SelectSort(Elem R,int n)/对记录序列对记录序列R1.n作简洁选择排序。作简洁选择排序。for(i=1;i0;-i)HeapAdjust(H.r,i,H.length);/建大顶堆for(i=H.length;i1;-i)H.r1H.ri;/将堆顶记录和当前未经排序子序列将堆顶记录和当前未经排序子序列 /H.r1.i中最终一个记录相互交换中最终一个记录相互交换
17、HeapAdjust(H.r,1,i-1);/对对 H.r1 进行筛选进行筛选4098814973556412362740例如例如:是最大堆是最大堆12但在 98 和 12 进行互换之后,它就不不是堆了,因此,须要对它进行“筛选”。98128173641298比较比较比较41void HeapAdjust(RcdType&R,int s,int m)/已知已知 Rs.m中记录的关键字除中记录的关键字除 Rs 之之外均外均 /满足堆的特征,本函数自上而下调整满足堆的特征,本函数自上而下调整 Rs 的的 /关键字,使关键字,使 Rs.m 也成为一个大顶堆也成为一个大顶堆/HeapAdjustrc=
18、Rs;/暂存 Rs for(j=2*s;j=Rj.key)break;/再作再作“根根”和和“子树根子树根”之间的比较,之间的比较,/若若“=”成立,则说明已找到成立,则说明已找到 rc 的的插插 /入位置入位置 s,不须要接着往下调整,不须要接着往下调整Rs=Rj;s=j;/否则记录上移,尚需接着往下调整否则记录上移,尚需接着往下调整if(jm&Rj.keyRj+1.key)+j;/左/右“子树根”之间先进行相互比较 /令 j 指示关键字较大记录的位置43建堆是一个从下往上进行建堆是一个从下往上进行“筛选筛选”的过程的过程40554973816436122798例如例如:排序之前的关键字序列
19、为排序之前的关键字序列为123681734998817355 现在,左/右子树都已经调整为堆,最终只要调整根结点,使整个二叉树是个“堆”即可。9849406436122744堆排序的时间困难度分析堆排序的时间困难度分析1.对深度为对深度为 k 的堆,的堆,“筛选筛选”所需进行的关键字所需进行的关键字比较的次数至多为比较的次数至多为2(k-1);3.调整调整“堆顶堆顶”n-1 次,总共进行的关键次,总共进行的关键 字比较的次数不超过字比较的次数不超过 2(log2(n-1)+log2(n-2)+log22)2n(log2n)因此,堆排序的时间困难度为因此,堆排序的时间困难度为O(nlogn)O(
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 排序 算法 案例 优秀 PPT
限制150内