七大排序算法对比冒泡、选择、插入、希尔、归并、快排、堆排(附测试代码)

最新推荐文章于 2023-05-16 17:33:33 发布

Shayne_Li

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分类专栏： C/C++ 数据结构与算法分析

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Shayne_Lee/article/details/95027506

本文详细介绍了冒泡排序、选择排序、插入排序、希尔排序、归并排序、快速排序和堆排序的实现原理和性能对比。通过实例和代码展示了每种排序算法的工作过程，并提供了完整的测试代码链接。通过对10000个随机数的排序时间消耗对比，帮助读者理解各种排序算法的优劣。

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排序算法作为程序员必备基础技能，在工作和面试中经常会拿来使用或者扩展。今天就针对常使用的冒泡排序、选择排序、插入排序、希尔排序、快速排序、归并排序、堆排序进行简单的分析总结。下图是7种排序算法对10000个随机数的排序时间消耗对比。完整测试代码详见：https://github.com/Kunpeng1989/Sort

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1、冒泡排序：

冒泡排序的实现原理和它的名字相似，“重的”元素往下沉，“轻的”元素像水中的气泡一样往上冒。我们通过图示说明，以数组a[5] = {8,6,2,10,4}为例说明。

第一轮:从第一个元素开始两两比较，将较大的元素放到后边。如第一个元素8大于第二个元素6，那么这两个元素交换位置。交换位置后再拿第二个元素8和第三个元素2进行比对交换。这样一轮遍历下来，在最后一个位置的一定是最大的元素。

第二轮继续从第一个元素开始两两对比，同样较大的元素往后移动，第二轮遍历比对后是第二大的元素调整到倒数第二个位置。

第三轮继续从第一个元素开始两两对比，记录最大元素位置，第三轮对比后确认的是第三大的元素位于倒数第三个位置。

第四轮继续从第一个元素开始两两对比，较大的元素往后移动，第四轮对比后确认的是第四大的元素位于倒数第四个位置。

由于一共有5个元素，4轮比对后后四个元素的位置确定了，那么剩下的一个元素位置自然确定。冒泡算法对N个元素一个需要比对(N-1)轮，每轮比对的次数为与轮数i的关系为(N-i)，即第一轮比较N-1次，第二轮比较N-2次，第三轮比较N-3次……，因此冒泡排序的时间复杂度为O(N*N)。

void BubbleSort(int array[], int length){

unsigned int i = 0, j =0;

int flag = 1;

for(i=0; i< length-1 && flag; i++){

flag = 0;

for(j = 0; j < MAX-i-1; j++){

if(array[j] > array[j+1]){

swap(&array[j], &array[j+1]);

flag = 1; /*一轮数据循环后，有交换说明数据还可能不是有序态*/

}

2、选择排序：

排序的时间消耗主要有两方面，分别是比对和交换。为了提高排序效率，我们可以通过较少比对次数或交换次数入手，选择排序就是从减少交换次数入手的。选择排序类似于冒泡排序，不同的是选择排序每一轮遍历过程中只记录最大元素的位置，但是不会立即交换，而是这一轮遍历结束后将最大的元素交换到后边合适的位置，这样每轮遍历只交换1次。同样以数组a[5] = {8,6,2,10,4}为例说明。

第一轮:从第一个元素开始两两比较，不过不进行位置交换，只记录当前比较过元素中最大元素的位置即index(位置从0开始计数)。。这样一轮遍历下来，在最后一个位置的一定是最大的元素位置index为3，然后拿index为3的元素与最后一个元素进行位置交换。