【板子】 归并排序 快速排序

归并排序与快速排序
本文介绍了两种重要的排序算法——归并排序与快速排序。归并排序是一种稳定的排序算法,其时间复杂度为O(nlogn),采用分治思想进行排序;而快速排序则是一种不稳定的排序算法,平均时间复杂度同样为O(nlogn),但在最坏情况下可达O(n^2)。

归并排序

稳定的排序算法
时间复杂度 O(nlogn)

分治思想
1、找分界点,mid=(l+r)/2
2、递归排序左边与右边
3、归并,将两个有序的数列合并成一个 合二为一

具体实现

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

const int maxn=1e6+10;
int q[maxn],tmp[maxn];
int n;
 
void merge_sort(int q[],int l,int r)
{
	if(l>=r) return ;
	
	int mid=(l+r)/2;
	
	merge_sort(q,l,mid);
	merge_sort(q,mid+1,r);
	
	int k=0;
	int i=l,j=mid+1;
	
	while(i<=mid&&j<=r)//注意判断条件 
	{
		if(q[i]<=q[j]) tmp[k++]=q[i++];
		else tmp[k++]=q[j++]; 
	}
	
	while(i<=mid) tmp[k++]=q[i++];
	while(j<=r) tmp[k++]=q[j++];
	
	for(int i=l,j=0;i<=r;i++,j++)
	{
		q[i]=tmp[j];
	 } 
 } 

int main()
{
	scanf("%d",&n);
	for(int i=0;i<n;i++)
	{
		scanf("%d",&q[i]);
	 } 
	 
	 merge_sort(q,0,n-1);
	 
	 for(int i=0;i<n;i++)
	 {
	 	printf("%d ",q[i]);
	 }
	 
	 return 0;
}

快速排序

不稳定的排序算法

时间复杂度:
最好 O(nlogn)
最坏 O(n2n^2n2

分治思想
1、在数组中找一个值确定分界点
2、调整区间:将区间划分两个部分,第一个区间所有数小于等于x,大于等于x的在右边,等于的在哪里都可以。
3、先递归的给左边排序,再给右边排序。

具体实现

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

const int maxn=1e6+10;
int n;
int q[maxn];

void quick_sort(int q[],int l,int r)
{
	if(l>=r) return ;
	
	int x=q[l+r>>1];
	int i=l-1,j=r+1;
	
	while(i<j)
	{
		do i++;while(q[i]<x);
		do j--;while(q[j]>x);
		if(i<j)swap(q[i],q[j]);//注意判断 
	}
	quick_sort(q,l,j);
	quick_sort(q,j+1,r);
}

int main()
{
	scanf("%d",&n);
	for(int i=0;i<n;i++)
	{
		scanf("%d",&q[i]);
	}
	
	quick_sort(q,0,n-1);
	
	for(int i=0;i<n;i++)
	{
		printf("%d ",q[i]);
	}
	return 0;
 } 
### 归并排序算法实现模板 归并排序是一种基于分治策略的高效排序方法,它通过递归地将数据分为更小的部分来完成排序。以下是标准的 C++ 实现模板: #### 递归版本的归并排序 ```cpp #include <iostream> #include <vector> using namespace std; // 合并两个已排序区间 [low, mid] 和 [mid+1, high] void merge(vector<int>& arr, int low, int mid, int high) { vector<int> temp(high - low + 1); // 创建临时数组存储合并后的结果 int i = low, j = mid + 1, k = 0; while (i <= mid && j <= high) { // 将较小者放入临时数组 if (arr[i] <= arr[j]) { temp[k++] = arr[i++]; } else { temp[k++] = arr[j++]; } } // 处理剩余部分 while (i <= mid) { temp[k++] = arr[i++]; } while (j <= high) { temp[k++] = arr[j++]; } // 将临时数组中的元素复制回原数组 for (int p = 0; p < temp.size(); ++p) { arr[low + p] = temp[p]; } } // 主函数用于分割数组并对子数组调用merge void mergeSort(vector<int>& arr, int low, int high) { if (low >= high) return; // 如果只有一个元素,则无需继续划分 int mid = low + (high - low) / 2; // 计算中间位置 mergeSort(arr, low, mid); // 对左半部分进行递归排序 mergeSort(arr, mid + 1, high); // 对右半部分进行递归排序 merge(arr, low, mid, high); // 合并左右两部分 } ``` 以上代码实现了经典的递归版归并排序[^1]。 --- #### 非递归(迭代)版本的归并排序 非递归版本通过逐步增加子序列长度的方式实现归并排序,具体如下所示: ```cpp #include <iostream> #include <vector> using namespace std; // 迭代方式的归并排序 void iterativeMergeSort(vector<int>& arr) { int n = arr.size(); vector<int> temp(n); for (int step = 1; step < n; step *= 2) { // 子序列长度从1开始逐渐加倍 for (int leftStart = 0; leftStart < n - 1; leftStart += 2 * step) { int mid = min(leftStart + step - 1, n - 1); int rightEnd = min(leftStart + 2 * step - 1, n - 1); // 调用辅助函数执行合并操作 int i = leftStart, j = mid + 1, k = leftStart; while (i <= mid && j <= rightEnd) { if (arr[i] <= arr[j]) { temp[k++] = arr[i++]; } else { temp[k++] = arr[j++]; } } while (i <= mid) { temp[k++] = arr[i++]; } while (j <= rightEnd) { temp[k++] = arr[j++]; } // 将temp的内容拷贝回原始数组 for (i = leftStart; i <= rightEnd; ++i) { arr[i] = temp[i]; } } } } ``` 此代码展示了如何使用迭代方式进行归并排序[^2]。 --- ### 性能分析 归并排序的时间复杂度为 \(O(n \log n)\),无论是在最坏情况还是平均情况下都保持一致。然而,它的缺点在于需要额外的空间开销,因此空间复杂度为 \(O(n)\)[^3]。 ---
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