數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課件(C語(yǔ)言)第10章排序

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課件(C語(yǔ)言)第10章排序REPORTING2023WORKSUMMARY目錄CATALOGUE排序概述常見(jiàn)排序算法排序算法的實(shí)現(xiàn)排序算法的應(yīng)用總結(jié)與展望PART01排序概述0102排序的定義排序的依據(jù)可以是數(shù)值大小、字母順序、時(shí)間先后等，也可以是按照特定的規(guī)則或順序。排序是指將一組數(shù)據(jù)按照一定的順序排列的過(guò)程，通常是為了方便查找、處理或輸出?？梢苑譃椴迦肱判?、選擇排序、交換排序、歸并排序、基數(shù)排序等。按照排序方式可以分為穩(wěn)定的排序算法（如冒泡排序、插入排序、歸并排序）和不穩(wěn)定的排序算法（如選擇排序、快速排序、堆排序）。按照穩(wěn)定性可以分為線(xiàn)性時(shí)間復(fù)雜度的排序算法（如歸并排序、快速排序）和非線(xiàn)性時(shí)間復(fù)雜度的排序算法（如冒泡排序、插入排序）。按照時(shí)間復(fù)雜度排序的分類(lèi)排序算法的性能指標(biāo)指算法運(yùn)行所需的時(shí)間與數(shù)據(jù)量的關(guān)系，通常用大O表示法表示。指算法運(yùn)行所需的額外空間，包括輔助空間和臨時(shí)變量等。指排序后相等元素的相對(duì)位置是否保持不變。指算法的執(zhí)行速度和資源利用率，通常與時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度有關(guān)。時(shí)間復(fù)雜度空間復(fù)雜度穩(wěn)定性效率PART02常見(jiàn)排序算法冒泡排序通過(guò)重復(fù)地遍歷待排序的數(shù)列，一次比較兩個(gè)元素，如果他們的順序錯(cuò)誤就把他們交換過(guò)來(lái)。遍歷數(shù)列的工作是重復(fù)地進(jìn)行直到?jīng)]有再需要交換，也就是說(shuō)該數(shù)列已經(jīng)排序完成?？偨Y(jié)詞冒泡排序是一種簡(jiǎn)單的排序算法，它重復(fù)地遍歷待排序的數(shù)列，比較每對(duì)相鄰元素，如果順序錯(cuò)誤則交換它們。遍歷數(shù)列的工作是重復(fù)地進(jìn)行，直到?jīng)]有再需要交換，此時(shí)該數(shù)列已經(jīng)排序完成。雖然冒泡排序在某些情況下效率較低，但它實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，適合于小規(guī)模數(shù)據(jù)的排序。詳細(xì)描述在未排序的序列中找到最?。ɑ蜃畲螅┑脑兀娣诺脚判蛐蛄械钠鹗嘉恢?，然后再?gòu)氖Ｓ辔磁判虻脑刂欣^續(xù)尋找最小（或最大）元素，然后放到已排序序列的末尾。以此類(lèi)推，直到所有元素均排序完畢?？偨Y(jié)詞選擇排序是一種簡(jiǎn)單直觀的排序算法。它的工作原理是每一次從待排序的數(shù)據(jù)元素中選出最?。ɑ蜃畲螅┑囊粋€(gè)元素，存放在序列的起始位置，直到全部待排序的數(shù)據(jù)元素排完。選擇排序是不穩(wěn)定的排序方法。詳細(xì)描述選擇排序VS將一個(gè)數(shù)據(jù)插入到已經(jīng)排好序的有序數(shù)據(jù)中，從而得到一個(gè)新的、個(gè)數(shù)加一的有序數(shù)據(jù)。詳細(xì)描述插入排序的工作原理是通過(guò)構(gòu)建有序序列，對(duì)于未排序數(shù)據(jù)，在已排序序列中從后向前掃描，找到相應(yīng)位置并插入。插入排序在實(shí)現(xiàn)上通常采用in-place排序（即只需用到O(1)的額外空間的排序），因而在從后向前掃描過(guò)程中，需要反復(fù)把已排序元素逐步向后挪位，為最新元素提供插入空間?？偨Y(jié)詞插入排序總結(jié)詞：通過(guò)一趟排序?qū)⒁判虻臄?shù)據(jù)分割成獨(dú)立的兩部分，其中一部分的所有數(shù)據(jù)都比另一部分的所有數(shù)據(jù)要小，然后再按此方法對(duì)這兩部分?jǐn)?shù)據(jù)分別進(jìn)行快速排序，整個(gè)排序過(guò)程可以遞歸進(jìn)行，以此達(dá)到整個(gè)數(shù)據(jù)變成有序序列。詳細(xì)描述：快速排序是一種高效的排序算法，采用分治法進(jìn)行排序。它首先選擇一個(gè)基準(zhǔn)元素，然后將序列分為兩個(gè)子序列，一個(gè)子序列的所有元素都比基準(zhǔn)元素小，另一個(gè)子序列的所有元素都比基準(zhǔn)元素大。然后對(duì)這兩個(gè)子序列分別進(jìn)行快速排序，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)序列的排序?？焖倥判蛟谄骄闆r下具有O(nlogn)的時(shí)間復(fù)雜度，但在最壞情況下會(huì)有O(n^2)的時(shí)間復(fù)雜度。為了避免最壞情況的發(fā)生，可以采用隨機(jī)化選擇基準(zhǔn)元素或者采用三數(shù)取中等方法進(jìn)行優(yōu)化?？焖倥判蚩偨Y(jié)詞將兩個(gè)或兩個(gè)以上的有序表組合成一個(gè)新的有序表。要點(diǎn)一要點(diǎn)二詳細(xì)描述歸并排序是一種采用分治法的排序算法。它將待排序的序列分成若干個(gè)子序列，對(duì)每個(gè)子序列進(jìn)行排序，然后再將這些有序子序列合并成一個(gè)完整的有序序列。歸并排序在實(shí)現(xiàn)上通常采用穩(wěn)定的排序算法，如合并插入排序。它的時(shí)間復(fù)雜度為O(nlogn)，空間復(fù)雜度為O(n)。歸并排序適用于大型數(shù)據(jù)的排序，并且具有較好的可擴(kuò)展性。歸并排序PART03排序算法的實(shí)現(xiàn)冒泡排序的空間復(fù)雜度為O(1)，因?yàn)橹恍枰粋€(gè)額外的存儲(chǔ)空間。冒泡排序是一種簡(jiǎn)單的排序算法，通過(guò)重復(fù)地遍歷待排序的序列，比較相鄰的兩個(gè)元素，若它們的順序錯(cuò)誤則交換它們，直到?jīng)]有需要交換的元素為止。冒泡排序的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，其中n為待排序元素的個(gè)數(shù)。在最好的情況下，冒泡排序的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)，最壞的情況是O(n^2)。冒泡排序的實(shí)現(xiàn)選擇排序是一種簡(jiǎn)單直觀的排序算法，它的工作原理是每一次從待排序的數(shù)據(jù)元素中選出最?。ɑ蜃畲螅┑囊粋€(gè)元素，存放在序列的起始位置，直到全部待排序的數(shù)據(jù)元素排完。選擇排序的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，其中n為待排序元素的個(gè)數(shù)。在最好的情況下，選擇排序的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)。選擇排序的空間復(fù)雜度為O(1)，因?yàn)橹恍枰粋€(gè)額外的存儲(chǔ)空間。選擇排序的實(shí)現(xiàn)插入排序的工作原理是通過(guò)構(gòu)建有序序列，對(duì)于未排序數(shù)據(jù)，在已排序序列中從后向前掃描，找到相應(yīng)位置并插入。插入排序的時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)，其中n為待排序元素的個(gè)數(shù)。在最好的情況下，插入排序的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)。插入排序的空間復(fù)雜度為O(1)，因?yàn)橹恍枰粋€(gè)額外的存儲(chǔ)空間。插入排序的實(shí)現(xiàn)快速排序是一種高效的排序算法，它的基本思想是選擇一個(gè)基準(zhǔn)元素，通過(guò)一趟排序?qū)⒋庞涗浄指舫瑟?dú)立的兩部分，其中一部分記錄的關(guān)鍵字均小于基準(zhǔn)元素的關(guān)鍵字，另一部分記錄的關(guān)鍵字均大于基準(zhǔn)元素的關(guān)鍵字，然后分別對(duì)這兩部分繼續(xù)進(jìn)行排序，以達(dá)到整個(gè)序列有序?？焖倥判虻臅r(shí)間復(fù)雜度在最壞的情況下為O(n^2)，但在平均情況下為O(nlogn)。快速排序的空間復(fù)雜度為O(logn)，因?yàn)樾枰f歸調(diào)用。010203快速排序的實(shí)現(xiàn)歸并排序是一種采用分治法的排序算法，它將待排序序列分成若干個(gè)子序列，分別對(duì)子序列進(jìn)行排序，然后再將這些有序的子序列合并成一個(gè)有序的序列。歸并排序的時(shí)間復(fù)雜度在最壞的情況下為O(nlogn)，但在平均情況下也為O(nlogn)。歸并排序的空間復(fù)雜度為O(n)，因?yàn)樾枰獎(jiǎng)?chuàng)建子序列的副本。歸并排序的實(shí)現(xiàn)PART04排序算法的應(yīng)用排序算法用于創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)索引，提高數(shù)據(jù)檢索速度。通過(guò)將數(shù)據(jù)按照關(guān)鍵字段排序，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)能夠快速定位到所需數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)索引在分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，排序算法用于數(shù)據(jù)分片，確保數(shù)據(jù)在各個(gè)分片中保持有序，便于跨分片查詢(xún)。數(shù)據(jù)分片排序在數(shù)據(jù)庫(kù)中的應(yīng)用排序算法在搜索引擎中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，用于對(duì)網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行排序，根據(jù)相關(guān)性、點(diǎn)擊率等因素將最相關(guān)的結(jié)果排在前面。在廣告投放系統(tǒng)中，排序算法用于確定廣告的展示順序，根據(jù)廣告質(zhì)量、用戶(hù)興趣等因素進(jìn)行排序，提高廣告效果。排序在搜索中的應(yīng)用廣告投放搜索引擎大數(shù)據(jù)分析在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)集時(shí)，排序算法用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和分組，以便進(jìn)行更有效的分析。數(shù)據(jù)挖掘在數(shù)據(jù)挖掘中，排序算法用于對(duì)挖掘結(jié)果進(jìn)行排序，提取最有價(jià)值的模式和信息。排序在數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用PART05總結(jié)與展望詳細(xì)介紹了各種排序算法的原理和特點(diǎn)，包括冒泡排序、選擇排序、插入排序、快速排序、歸并排序等。排序算法的分類(lèi)對(duì)各種排序算法的時(shí)間復(fù)雜度進(jìn)行了深入分析，包括最好情況、最壞情況和平均情況下的時(shí)間復(fù)雜度。時(shí)間復(fù)雜度分析對(duì)各種排序算法的空間復(fù)雜度進(jìn)行了深入分析，包括原地排序和非原地排序?？臻g復(fù)雜度分析列舉了各種排序算法在實(shí)際應(yīng)用中的典型案例，如數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)、搜索引擎、大數(shù)據(jù)處理等。實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景總結(jié)新型排序算法的探索01隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，新型排序算法不斷涌現(xiàn)，如并行排序、分布式排序等。未來(lái)需要不斷探索和研究這些新型算法，以提高排序的效率和穩(wěn)定性。排序算法與其他算法的結(jié)合02在實(shí)際應(yīng)用中，排序算法常常與其他算法