數(shù)據(jù)結構第十章內部排序課件

數(shù)據(jù)結構第十章內部排序ppt課件CATALOGUE目錄引言內部排序概述插入排序選擇排序冒泡排序快速排序歸并排序希爾排序01引言內部排序在數(shù)據(jù)處理中，將一組無序數(shù)據(jù)元素按照某種特定順序（如升序或降序）排列的過程。內部排序的分類按照排序過程中數(shù)據(jù)元素的比較和交換方式，可以分為比較排序和計數(shù)排序。比較排序包括冒泡排序、選擇排序、插入排序、希爾排序、快速排序、歸并排序等；計數(shù)排序適用于非負整數(shù)且數(shù)據(jù)量較小的情況。主題簡介掌握內部排序的基本概念和分類。理解各種內部排序算法的基本思想和工作原理。能夠根據(jù)實際需求選擇合適的內部排序算法，并實現(xiàn)其基本操作。了解內部排序算法的時間復雜度和空間復雜度，以及其優(yōu)缺點和適用場景。01020304學習目標02內部排序概述將一組數(shù)據(jù)按照一定的順序排列，以便更好地滿足某種需求。排序的定義內部排序和外部排序，內部排序是指數(shù)據(jù)全部存儲在計算機內存中進行的排序，而外部排序是指數(shù)據(jù)量太大，無法一次性裝入內存，需要借助外部存儲器（如磁盤、磁帶等）進行的排序。排序的分類排序的定義和分類由于數(shù)據(jù)全部存儲在內存中，因此內部排序的速度較快，時間復雜度相對較低。優(yōu)點當數(shù)據(jù)量較大時，需要使用更多的內存空間，因此空間復雜度較高。同時，內部排序算法的穩(wěn)定性一般不如外部排序算法。缺點內部排序的優(yōu)缺點03插入排序

插入排序的基本思想插入排序的基本思想是通過構建有序序列，對于未排序數(shù)據(jù)，在已排序序列中從后向前掃描，找到相應位置并插入。在最壞情況下，插入排序需要比較n*(n-1)/2次，移動n*(n-1)/2次，所以時間復雜度為O(n^2)。插入排序在數(shù)據(jù)量小的時候有較好的性能表現(xiàn)，但在大數(shù)據(jù)量下效率較低。插入排序的算法實現(xiàn)可以分為以下步驟初始化已排序序列為空。從第一個元素開始，將該元素插入到已排序序列的合適位置。重復第二步，直到所有元素都插入到已排序序列中。具體實現(xiàn)時，可以使用雙指針法，一個指針用于遍歷未排序序列，另一個指針用于記錄已排序序列的最后一個元素的位置。插入排序的算法實現(xiàn)插入排序的時間復雜度為O(n^2)，其中n為數(shù)據(jù)量的大小。在最壞情況下，需要比較n*(n-1)/2次，移動n*(n-1)/2次。雖然可以通過二分查找法減少比較次數(shù)，但無法改變其時間復雜度為O(n^2)的事實。插入排序的時間復雜度分析04選擇排序選擇排序的基本思想是每一次從未排序的元素中選取最?。ɑ蜃畲螅┑囊粋€元素，存放在已排序序列的末尾，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。選擇排序的基本思想1.從未排序的元素中找出最?。ɑ蜃畲螅┑囊粋€元素，存放到排序序列的起始位置。2.再從剩余未排序的元素中繼續(xù)尋找最?。ɑ蜃畲螅┰?，然后放到已排序序列的末尾。3.以此類推，直到所有元素均排序完畢。選擇排序的算法實現(xiàn)0102選擇排序的時間復雜度分析這是因為選擇排序需要多次遍歷待排序的元素，并在每次遍歷中執(zhí)行比較和交換操作，這些操作都需要線性時間復雜度。選擇排序的時間復雜度為O(n^2)，其中n為待排序元素的個數(shù)。05冒泡排序冒泡排序是一種簡單的排序算法，它重復地遍歷待排序的數(shù)列，一次比較兩個元素，如果他們的順序錯誤就把他們交換過來。遍歷數(shù)列的工作是重復地進行直到?jīng)]有再需要交換，也就是說該數(shù)列已經(jīng)排序完成。冒泡排序的基本思想是通過相鄰元素之間的比較和交換，使得每一趟循環(huán)都能將當前未排序的最大（或最?。┰?浮"到數(shù)列的一端，從而完成排序。冒泡排序的基本思想冒泡排序的算法實現(xiàn)通常使用兩層循環(huán)，外層循環(huán)控制排序的輪數(shù)，內層循環(huán)控制每輪比較和交換的過程。在內層循環(huán)中，通過相鄰元素之間的比較和交換，將當前未排序的最大（或最?。┰?浮"到數(shù)列的一端。具體實現(xiàn)時，可以使用一個布爾類型的變量來記錄是否有元素交換，以便在每一輪循環(huán)結束后提前結束算法。冒泡排序的算法實現(xiàn)冒泡排序的時間復雜度為O(n^2)，其中n為待排序元素的個數(shù)。這是因為冒泡排序需要進行n輪循環(huán)，每一輪循環(huán)中需要進行n次比較和交換操作。在最壞情況下，即待排序元素完全逆序時，每一輪循環(huán)都需要進行n次交換操作，因此總的時間復雜度為O(n^2)。冒泡排序的時間復雜度分析06快速排序快速排序的基本思想是采用分治策略，將問題分解為若干個子問題，然后遞歸地解決子問題，最后將子問題的解合并為原問題的解?？焖倥判蚴且环N分治算法，它將一個無序數(shù)組分成兩個子數(shù)組，然后遞歸地對子數(shù)組進行排序。快速排序的基本思想是選擇一個元素作為基準，然后將數(shù)組中的其他元素與基準進行比較，將小于基準的元素放在基準的左邊，將大于基準的元素放在基準的右邊。快速排序的基本思想快速排序的算法實現(xiàn)主要包括選擇基準、分區(qū)和遞歸排序三個步驟。分區(qū)是將數(shù)組分為兩個子數(shù)組的過程，分區(qū)完成后，左邊的子數(shù)組中的所有元素都小于基準，右邊的子數(shù)組中的所有元素都大于基準。選擇基準是快速排序中最關鍵的一步，常用的選擇基準的方法有隨機選擇、中位數(shù)選擇等。遞歸排序是對左右兩個子數(shù)組進行排序的過程，遞歸排序可以采用快速排序或其他排序算法?？焖倥判虻乃惴▽崿F(xiàn)快速排序的時間復雜度分析01快速排序的時間復雜度取決于基準的選擇和分區(qū)的過程。02在最好情況下，即每次選擇基準都能將數(shù)組等分，快速排序的時間復雜度為O(nlogn)。03在最壞情況下，即每次選擇基準都將數(shù)組分成一個元素和剩余元素的兩個子數(shù)組，快速排序的時間復雜度為O(n^2)。04在平均情況下，快速排序的時間復雜度為O(nlogn)。07歸并排序歸并排序的基本思想歸并排序是一種分治策略的排序算法，它將待排序序列分成若干個子序列，對子序列進行排序，然后通過合并已排序的子序列得到最終的排序結果?；舅枷胧菍蓚€或兩個以上的有序表合并成一個新的有序表。將待排序序列分成若干個子序列，每個子序列包含的元素個數(shù)不超過$log_2N$。分解解決合并對每個子序列進行排序，可以使用遞歸調用歸并排序算法。將已排序的子序列合并成一個新的有序表。030201歸并排序的算法實現(xiàn)歸并排序在最壞情況下的時間復雜度為$O(nlog_2n)$，即當輸入序列已經(jīng)有序時。歸并排序在最好情況下的時間復雜度為$O(nlog_2n)$，即當輸入序列已經(jīng)逆序時。歸并排序的時間復雜度為$O(nlog_2n)$，其中$n$是待排序序列的長度。歸并排序的時間復雜度分析08希爾排序希爾排序是插入排序的一種更高效的改進版本，也稱為縮小增量排序。它通過比較相距一定間隔的元素，使得數(shù)據(jù)項移動的距離減小，從而減少比較次數(shù)和交換次數(shù)。基本思想是將待排序的數(shù)組元素按某個增量分成若干個子序列，對每個子序列進行插入排序，隨著增量逐漸減少，每個子序列包含的關鍵詞越來越多。當增量減至1時，整個文件恰被分成一個有序的序列。希爾排序的基本思想算法步驟1.選擇一個增量序列t1，t2，…，tk，其中ti>tj，tk=1。2.按增量序列個數(shù)k，對序列進行k趟排序。3.每趟排序，根據(jù)對應的增量ti，將待排序列分割成若干長度為m的子序列，分別對各子表進行直接插入排序。僅增量因子為1時，整個序列作為一個表來處理，表長度即為整個序列的長度。希爾排序