一些简单排序算法的下界

本文探讨了数组逆序的数量及其对排序算法性能的影响,包括定理关于平均逆序数与排序效率的关系,以及通过交换相邻元素进行排序算法的时间复杂度下界。

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以数为成员的数组的逆袭(inversion)是指具有性质i<j但a[i]>a[j]的序偶(i,j)。

列如 输入数据34,8,64,51,32,21有9个逆序,即(34,8),(34,32),(34,21),(64,51),(64,32),(64,21),(51,32),(51,21),(32,21)。

定理1 N个互异元素的数组的平均逆序数是 N(N-1)/4 证明:见韦斯的《数据结构与算法分析》265page。 

 这个定理意味着插入排序平均是二次的,同时也提供了只交换相邻元素的任何算法的一个很强的下界。

   定理2 通过交换相邻元素进行排序的任何算法平均需要 欧姆(N^2)时间。

 这个下界告诉我们,为了使一个排序算法以亚二次时间运行,

必须执行一些比较,特别是要对相聚较远的元素进行交换。排序算法通过删除逆序得以继续进行,

而为了有效地进行,还必须每次交换删除多个逆序。

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