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分换时怎么算法,如何分析一个“排序算法”?

互联网 2020-10-21 10:00:37
在线算命,八字测算命理

如何分析一个“排序算法”?1、排序算法的执行效率

对于排序算法执行效率的分析,我们一般会从这三个方面来衡量:

1.1.最好、最坏、平均时间复杂度

我们在分析排序算法的时间复杂度时,要分别给出最好情况、最坏情况、平均情况下的时间复杂度。除此之外,你还要说出最好、最坏时间复杂度对应的要排序的原始数据是什么样的。

为什么要区分这三种时间复杂度呢?第一,有些排序算法会区分,为了好对比,所以我们最好都做一下区分。第二,对于要排序的数据,有的接近有序,有的完全无序。有序度不同的数据,对于排序的执行时间肯定是有影响的,我们要知道排序算法在不同数据下的性能表现。

1.2.时间复杂度的系数、常数 、低阶

我们知道,时间复杂度反应的是数据规模n很大的时候的一个增长趋势,所以它表示的时候会忽略系数、常数、低阶。但是实际的软件开发中,我们排序的可能是10个、100个、1000个这样规模很小的数据,所以,在对同一阶时间复杂度的排序算法性能对比的时候,我们就要把系数、常数、低阶也考虑进来。

1.3.比较次数和交换(或移动)次数

这一节和下一节讲的都是基于比较的排序算法。基于比较的排序算法的执行过程,会涉及两种操作,一种是元素比较大小,另一种是元素交换或移动。所以,如果我们在分析排序算法的执行效率的时候,应该把比较次数和交换(或移动)次数也考虑进去。

2、排序算法的内存消耗

我们前面讲过,算法的内存消耗可以通过空间复杂度来衡量,排序算法也不例外。不过,针对排序算法的空间复杂度,我们还引入了一个新的概念,原地排序(Sorted in place)。原地排序算法,就是特指空间复杂度是O(1)的排序算法。

3、排序算法的稳定性

稳定性千万不要忽略,仅仅用执行效率和内存消耗来衡量排序算法的好坏是不够的。针对排序算法,我们还有一个重要的度量指标,稳定性。这个概念是说,如果待排序的序列中存在值相等的元素,经过排序之后,相等元素之间原有的先后顺序不变。

我通过一个例子来解释一下。比如我们有一组数据2,9,3,4,8,3,按照大小排序之后就是2,3,3,4,8,9。

这组数据里有两个3。经过某种排序算法排序之后,如果两个3的前后顺序没有改变,那我们就把这种排序算法叫作稳定的排序算法;如果前后顺序发生变化,那对应的排序算法就叫作不稳定的排序算法。

你可能要问了,两个3哪个在前,哪个在后有什么关系啊,稳不稳定又有什么关系呢?为什么要考察排序算法的稳定性呢?

很多数据结构和算法课程,在讲排序的时候,都是用整数来举例,但在真正软件开发中,我们要排序的往往不是单纯的整数,而是一组对象,我们需要按照对象的某个key来排序。

比如说,我们现在要给电商交易系统中的“订单”排序。订单有两个属性,一个是下单时间,另一个是订单金额。如果我们现在有10万条订单数据,我们希望按照金额从小到大对订单数据排序。对于金额相同的订单,我们希望按照下单时间从早到晚有序。对于这样一个排序需求,我们怎么来做呢?

最先想到的方法是:我们先按照金额对订单数据进行排序,然后,再遍历排序之后的订单数据,对于每个金额相同的小区间再按照下单时间排序。这种排序思路理解起来不难,但是实现起来会很复杂。

借助稳定排序算法,这个问题可以非常简洁地解决。解决思路是这样的:我们先按照下单时间给订单排序,注意是按照下单时间,不是金额。排序完成之后,我们用稳定排序算法,按照订单金额重新排序。两遍排序之后,我们得到的订单数据就是按照金额从小到大排序,金额相同的订单按照下单时间从早到晚排序的。为什么呢?

稳定排序算法可以保持金额相同的两个对象,在排序之后的前后顺序不变。第一次排序之后,所有的订单按照下单时间从早到晚有序了。在第二次排序中,我们用的是稳定的排序算法,所以经过第二次排序之后,相同金额的订单仍然保持下单时间从早到晚有序。

到这里,分析一个“排序算法”就结束了,你get到了吗?接下来,我们进入实战算法分析。

开始分析冒泡“排序算法”1.冒泡排序描述

冒泡排序描述:冒泡排序只会操作相邻的两个数据。每次冒泡操作都会对相邻的两个元素进行比较,看是否满足大小关系要求。如果不满足就让它俩互换。一次冒泡会让至少一个元素移动到它应该在的位置,重复n次,就完成了n个数据的排序工作。

2.图解冒泡排序

如果还是不能一眼看出其灵魂,没事,我还有一招:

怎么样,够不够直观,就是有点慢,哈哈~

3.代码实现冒泡排序package BubbleSort;import java.util.Arrays;public class generalBubble {   public static void main(String[] args) {        int[] arr=new int[] {5,7,2,9,4,1,0,5,8,7};        System.out.println(Arrays.toString(arr));        bubbleSort(arr);        System.out.println(Arrays.toString(arr));    }    //冒泡排序    public static void bubbleSort(int[]  arr) {        //控制共比较多少轮        for(int i=0;i

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