深入剖析冒泡、快排、选择和插入排序算法的内在思想

前端

2023-12-30 03:01:22

冒泡排序、快速排序、选择排序和插入排序算法原理详解

冒泡排序、快速排序、选择排序和插入排序是计算机科学中应用广泛的排序算法，每种算法都拥有其独特的优势和特点。本文将深入探究这些算法背后的思想，帮助读者全面掌握其运作机制。

冒泡排序

冒泡排序是一种简单直观的排序算法。它的原理是逐一对数组中的元素进行比较，如果相邻元素的顺序不正确，则进行交换。这种比较和交换的过程反复执行，直到没有更多需要交换的元素为止。

快速排序

快速排序是一种高效的排序算法，它采用分治策略。算法将数组划分为两个子数组，然后递归地在子数组上应用快速排序。快速排序的复杂度在平均情况下为 O(n log n)，但在最坏情况下可以达到 O(n^2)。

选择排序

选择排序也是一种简单的排序算法。它的原理是寻找数组中最小或最大的元素，然后将其与第一个元素交换，然后继续寻找第二个最小或最大的元素，并与第二个元素交换，依此类推。

插入排序

插入排序是一种基于比较的排序算法。它的原理是将待排序的元素逐个插入到已排序的部分，直到所有元素都排序完成。插入排序对于小规模数组或基本有序的数组特别有效。

适用场景

冒泡排序适用于规模较小、无序或基本有序的数组。
快速排序适用于规模较大、无序的数组。
选择排序适用于规模较小、需要稳定性的数组。
插入排序适用于规模较小、基本有序的数组。

代码示例

Python 代码实现冒泡排序：

def bubble_sort(array):
    for i in range(len(array) - 1):
        for j in range(len(array) - 1 - i):
            if array[j] > array[j + 1]:
                array[j], array[j + 1] = array[j + 1], array[j]

C++ 代码实现快速排序：

void quick_sort(int* array, int start, int end) {
    if (start >= end) {
        return;
    }

    int pivot = array[(start + end) / 2];
    int left = start;
    int right = end;

    while (left <= right) {
        while (array[left] < pivot) {
            left++;
        }
        while (array[right] > pivot) {
            right--;
        }
        if (left <= right) {
            swap(array[left], array[right]);
            left++;
            right--;
        }
    }

    quick_sort(array, start, right);
    quick_sort(array, left, end);
}