八大排序算法稳定性分析

八大排序算法稳定性分析

稳定性定义： 排序前后两个相等的数相对位置不变，则算法稳定。

稳定性的好处： 从一个键上排序，然后再从另一个键上排序，第一个键排序的结果可以为第二个键排序所用。

各排序算法的稳定性：

1、堆排序、快速排序、希尔排序、直接选择排序不是稳定的排序算法；

2、基数排序、冒泡排序、直接插入排序、折半插入排序、归并排序是稳定的排序算法。

一、冒泡排序

1、小的元素往前调或者把大的元素往后调；

2、比较是相邻的两个元素比较，交换也发生在这两个元素之间；

3、稳定排序算法。

二、选择排序

1、每个位置选择当前元素最小的；

2、在一趟选择中，如果当前元素比一个元素小，而该小的元素又出现在一个和当前元素相等的元素后面，那么交换后稳定性就被破坏了；

3、举个例子，序列5 8 5 2 9， 我们知道第一遍选择第1个元素5会和2交换，那么原序列中2个5的相对前后顺序就被破坏了；

4、不稳定的排序算法。

三、插入排序

1、已经有序的小序列的基础上，一次插入一个元素；

2、想要插入的元素和已经有序的最大者开始比起，如果比它大则直接插入在其后面，否则一直往前找直到找到它该插入的位置；

3、如果碰见一个和插入元素相 等的，那么插入元素把想插入的元素放在相等元素的后面；

4、相等元素的前后顺序没有改变；

5、稳定排序算法。

四、快速排序

1、两个方向，左边的i下标一直往右走，当a[i] <= a[center_index]，其中center_index是中枢元素的数组下标，一般取为数组第0个元素。而右边的j下标一直往左走，当a[j] > a[center_index]；

2、如果i和j都走不动了，i <= j, 交换a[i]和a[j],重复上面的过程，直到i>j；

3、交换a[j]和a[center_index]，完成一趟快速排序；

4、在中枢元素和a[j]交换的时候，很有可能把前面的元素的稳定性打乱，比如序列为 5 3 3 4 3 8 9 10 11， 现在中枢元素5和3(第5个元素，下标从1开始计)交换就会把元素3的稳定性打乱；

5、不稳定发生在中枢元素和a[j] 交换的时刻；

6、不稳定的排序算法。

五、归并排序

1、把序列递归地分成短序列，递归出口是短序列只有1个元素(认为直接有序)或者2个序列(1次比较和交换),然后把各个有序的短序列合并成一个有序的长序列，不断合并直到原序列全部排好序；

2、合并过程中我们可以保证如果两个当前元素相等时，我们把处在前面的序列的元素保存在结 果序列的前面，这样就保证了稳定性；

3、稳定排序算法。

六、希尔排序(shell)

1、按照不同步长对元素进行插入排序；

2、当刚开始元素很无序的时候，步长最大，所以插入排序的元素个数很少，速度很快；

3、当元素基本有序了，步长很小， 插入排序对于有序的序列效率很高；

4、所以，希尔排序的时间复杂度会比o(n^2)好一些

由于多次插入排序，我们知道一次插入排序是稳定的，不会改变相同元 素的相对顺序，但在不同的插入排序过程中，相同的元素可能在各自的插入排序中移动，最后其稳定性就会被打乱；

5、不稳定的排序算法。

七、基数排序

1、按照低位先排序，然后收集；再按照高位排序，然后再收集；依次类推，直到最高位；

2、有时候有些属性是有优先级顺序的，先按低优先级排序，再按高优 先级排序，最后的次序就是高优先级高的在前，高优先级相同的低优先级高的在前；

3、用于整数；

4、需要较多的存储空间；

5、基于分别排序，分别收集；

6、稳定排序算法。

八、堆排序

1、是选择排序的一种；

2、堆的结构是节点i的孩子为2i和2i+1节点，大顶堆要求父节点大于等于其2个子节点，小顶堆要求父节点小于等于其2个子节点，是完全二叉树；

3、在一个长为n 的序列，堆排序的过程是从第n/2开始和其子节点共3个值选择最大(大顶堆)或者最小(小顶堆),这3个元素之间的选择当然不会破坏稳定性。但当为n /2-1, n/2-2, …1这些个父节点选择元素时，就会破坏稳定性。有可能第n/2个父节点交换把后面一个元素交换过去了，而第n/2-1个父节点把后面一个相同的元素没 有交换，那么这2个相同的元素之间的稳定性就被破坏了；

4、不稳定的排序算法。

九、各排序算法的优劣