生活中无处不在都是被排序过的东西,电子邮箱中的邮件按时间来排序,考完试后出了成绩也会进行一定的排序。在面试中,排序算法也是层出不穷,从简单的冒泡排序问到快速排序,再问到堆排序,希尔排序……现在,让我们开启排序之旅吧~
说到排序,给出了一定的数据,我们最容易想到的,其实并不是冒泡,也并不是快速等排序法,为什么?这些算法虽然有效率上或者思想上的优势,但,如果只是将一堆凌乱的数据放在你面前,第一反应,目的只是将它排序排好,至于什么方法,有什么样的效率,是不会去思考的,因为,如果你连最基础的排序都想不出来的话,又从哪里去思考如何提高效率呢?
假设现在在面前的凌乱的数据有:5,2,4,1,8,10,3
数据结构中的算法先撇开,从我们最基础的思维来做,只需借助一个一维数组就可以解决这个问题,此处,记得先忽略空间上的浪费情况,我们的目的是用一维数组完成排序的操作……
定义一个大小为11的数组: int[] num = new int[11];
1 int[] num = new int[11];
好,现在有了11个变量,num[0]~num[10],此时,我们需要做的是,将数字填入数组中,比如,第一个数是5,则num[5] = 1, 同理,遇到数字2则num[2]=1, 遇到数字4则num[4]=1……
1 for (int h = 0; h < sortNum.Length; h++) 2 { 3 for (int j = 0; j < 11; j++) 4 { 5 if (sortNum[h] == j) 6 { 7 num[j]++; 8 } 9 }10 }
最后,遍历num数组将num[i]中的值输出,由于此例没有重复数字,因此,只需要验证num[i]!=0即可以将i输出:
1 for (int i = 10; i >= 0; i--)2 {3 if (num[i] != 0)4 {5 Console.Write("{0} ", i);6 }7 }
以上是将凌乱的数据从大到小排列,这段代码的排序只针对没有重复或者去除重复的数据进行排序,那么,有重复数据如何做呢?
假设现在的凌乱数据是:5,2,4,1,8,5,10,3, 这里出现了两次5, 如果再用上面的代码只会输出一个5,接下来的代码用从小到大排序并确保不遗漏数据:
1 for (int i = 0; i <= 10; i++)2 {3 for (int j = 1; j <= num[i]; j++)4 {5 Console.Write("{0} ", i);6 }7 }
以上的排序算是告一段落了,其实这种排序方法也可以称为“桶排序”,不过真正的桶排序比这个要复杂一些。
冒泡排序
说到冒泡排序,几乎已经没有人会陌生了,这里不做冗余介绍,只是需要明白,冒泡排序的基本思想是:每次比较两个相邻的元素,如果它们的顺序错误就把它们交换过来。而冒泡排序的核心部分是双重嵌套循环,这里使用泛型,让其能通用于任何数据,面试的时候如果可以允许你写冒泡排序,写出带泛型参数的冒泡有加分哟~
1 public static void BubbleSort(T[] array) 2 { 3 BubbleSort (array, Comparer .Default); 4 } 5 6 private static void BubbleSort (T[] array, IComparer comparer) 7 { 8 int length = array.Length; 9 10 for (int i = 0; i <= length - 2; i++)11 {12 for (int j = length - 1; j >= 1; j--)13 {14 if (comparer.Compare(array[j], array[j - 1]) < 0)15 {16 swap(ref array[j], ref array[j - 1]);17 }18 }19 }20 21 for (int i = 0; i < array.Length; i++)22 {23 Console.Write("{0} ", array[i]);24 }25 26 }27 28 private static void swap (ref T x, ref T y)29 {30 T temp = x;31 x = y;32 y = temp;33 }
冒泡排序解决了第一个解决方案中空间浪费的问题,当然,引入了泛型也增加了其可移植性,但是冒泡排序的执行效率并不高,其复杂度达到了O(N2)。
快速排序
快速排序需要设置一个基准数,假设最左边的数为基准数,然后设置两个哨兵i, j,哨兵i站在最左边向右走,哨兵j站在最右边向左走,记住,哨兵j必须先走,遇到比基准数数小的数字即停止,然后哨兵i开始走,遇到比基准数大的数字停止,两者交换值之后继续向前,直至两者相遇,将相遇时的值与基准数交换,此时,基准数左边的数均小于基准数,而基准数右边的值均大于基准数。多次反复此操作直至排序完成。
快速排序之所以笔记快,是因为相比冒泡排序来说,每次交换都是跳跃式的。当然,在最坏的情况下,仍可能是相邻的两个数进行交换,因此,快速排序的最差时间复杂度和冒泡排序是一样的,它的平均复杂度是O(NlogN)。
其实快速排序是基于一种叫做“二分”的思想,代码如下:
1 public static void QuickSort(int[] sortNum, int left, int right) 2 { 3 if (left > right) 4 { 5 return; 6 } 7 int temp = sortNum[left]; 8 int i = left; 9 int j = right;10 int swap;11 12 while (i != j)13 {14 while (sortNum[j] >= temp && i < j)15 {16 j--;17 }18 while (sortNum[i] <= temp && i < j)19 {20 i++;21 }22 if (i < j)23 {24 swap = sortNum[i];25 sortNum[i] = sortNum[j];26 sortNum[j] = swap;27 }28 }29 sortNum[left] = sortNum[i];30 sortNum[i] = temp;31 QuickSort(sortNum, left, i - 1);32 QuickSort(sortNum, i + 1, right); 33 }
除了以上列出的排序算法之外,我们熟知的比较简单的还有插入排序,选择排序,以及有点难度的希尔排序,归并排序等,研究排序的目的有三个,第一,从日常生活中常见的排序现象来学习算法是什么,第二,从不同的算法中学习不同的思想,开拓自己的算法思维,在以后的编码过程中也能有多种选择,第三,知道不同的算法有不同的优劣势,选择不同的方式可能会遇到不同的问题,是选择节约时间还是节约空间,如何节约比较合适。
以下代码为测试代码:
1 public class Program 2 { 3 static int[] num = { 5, 2, 4, 1, 8, 5, 10, 3 }; 4 static void Main(string[] args) 5 { 6 BucketSortTest(); 7 BubbleSortTest(); 8 QuickSortTest(); 9 Console.ReadKey();10 }11 12 private static void BucketSortTest()13 {14 Sorting.BucketSort(num);15 }16 17 private static void BubbleSortTest()18 {19 Sorting.BubbleSort (num);20 }21 22 private static void QuickSortTest()23 {24 Sorting.QuickSort(num, 0, num.Length-1);25 26 for (int t = 0; t < num.Length; t++)27 {28 Console.Write("{0} ", num[t]);29 }30 }31 }
测试结果: