常见排序算法比较
参考资料:各种排序算法比较
参考资料:快速排序算法
必须知道的八大种排序算法【java实现】(一) 冒泡排序、快速排序 (这篇文章中存在部分错误,但是代码示例较为完备,可以当着示例来看)
算法复杂度和算法稳定性的理解
时间复杂度:元素进行比较和移动的次数;
空间复杂度:算法执行过程中,需要的辅助内存情况;
算法稳定性:对于同值元素位置的改变情况决定,如果不改变,则属于稳定性好的算法,否则为不稳定的算法。
对冒泡排序算法最好情况下时间复杂度为O(n)的理解,及时间复杂度的具体算法:冒泡排序最佳情况的时间复杂度,为什么是O(n)
下面是冒泡排序算法的示例:
示例代码
参考git仓库:
关键点
各种排序算法在:时间算法复杂度、空间复杂度、算法稳定性、算法难易度上各有所长,需要根据场景来定;比如对大部分有序的场景,采用插入排序/冒泡排序算法;对于数据量大时,对时间敏感的情况下,使用归并排序/快排算法合适;对于对内存敏感的场景,则不宜选用归并排序/快排算法,可采用shell排序。
归并排序算法时间复杂度上稳定,为O(nlog2n),但是空间复杂度较高,通常为O(n);如果希望降低空间复杂度可以,采用原地归并算法,可以将空间复杂度降低至O(nlogn),但是会损坏时间复杂度,所以需要在时间复杂度和空间复杂度上进行折中,根据具体应用场景选择;
快排算法,不稳定,平均时间复杂度为O(nlog2n),空间复杂度为O(log2n) ~ O(n),当数据量大时优势明显;当数据量小时,通常采用插入排序算法。
jdk中的ArrayList.sort()方法
jdk1.6及其以前,使用归并排序算法;
jdk1.7、1.8 默认情况下使用TimSort,除非用户显式指定使用老式的归并排序算法LegacyMergeSort时。
TimSort 综合使用二分查找插入算法和归并排序算法,以求性能上达到最佳。代码分析参考:TimSort in Java 7
jdk中的sort方法体现了如下思路:
1、依据待排序数组的情况,选择不同的排序算法;比如:当待排序数组的大小小于设定值32时,则直接使用二分查找插入算法,否则使用真正的TimSort排序。
2、TimSort排序的高明之处在于:特殊处理已排序的数组内容,减小算法复杂度;分块处理待排序数组,确保每个元素最多移动的次数,不至于因为数组大小N增大,算法复杂度越来越大;对块进行归并处理。
jdk中的Arrays.sort()方法
采用DualPivotQuicksort 双轴快速排序算法。算法步骤:
1.对于很小的数组(长度小于27),会使用插入排序。
2.选择两个点P1,P2作为轴心,比如我们可以使用第一个元素和最后一个元素。
3.P1必须比P2要小,否则将这两个元素交换,现在将整个数组分为四部分:
(1)第一部分:比P1小的元素。
(2)第二部分:比P1大但是比P2小的元素。
(3)第三部分:比P2大的元素。
(4)第四部分:尚未比较的部分。
在开始比较前,除了轴点,其余元素几乎都在第四部分,直到比较完之后第四部分没有元素。
4.从第四部分选出一个元素a[K],与两个轴心比较,然后放到第一二三部分中的一个。
5.移动L,K,G指向。
6.重复 4 5 步,直到第四部分没有元素。
7.将P1与第一部分的最后一个元素交换。将P2与第三部分的第一个元素交换。
8.递归的将第一二三部分排序。