LeetCode 912. 排序数组（10种排序）
文章目录
- 1. 题目
- 2. 解题
- 2.1 插入排序
- 2.2 冒泡排序
- 2.3 选择排序
- 2.4 希尔排序
- 2.5 归并排序
- 2.6 快速排序
- 2.7 堆排序
- 2.8 计数排序
- 2.9 桶排序
- 2.10 基数排序
- 3. 复杂度表
1. 题目
给你一个整数数组 nums，将该数组升序排列。
示例 1：
输入：nums = [5,2,3,1]
输出：[1,2,3,5]
示例 2：
输入：nums = [5,1,1,2,0,0]
输出：[0,0,1,1,2,5]
提示：
1 <= nums.length <= 50000
-50000 <= nums[i] <= 50000
来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/sort-an-array
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2. 解题
基础的排序算法，写一遍复习一下。
参考我的博客：
10种C++排序算法
快速排序quicksort算法优化
快速排序quicksort算法细节优化（一次申请内存/无额外内存排序）
2.1 插入排序
class Solution {
public:
vector<int> sortArray(vector<int>& arr) {
if(arr.size() <= 1)
return arr;
int i, j;
for(i = 0; i < arr.size(); ++i)
{
for(j = i; j > 0; --j)
{
if(arr[j-1] > arr[j])
swap(arr[j-1],arr[j]);
else
break;
}
}
return arr;
}
};
9 / 10 个通过测试用例，超时
2.2 冒泡排序
class Solution {
public:
vector<int> sortArray(vector<int>& arr) {
if(arr.size() <= 1)
return arr;
int i, j;
bool arrSorted = false;
for(i = 0; i < arr.size(); ++i)
{
arrSorted = true;
for(j = 1; j <= arr.size()-1-i; ++j)
{
if(arr[j-1] > arr[j])
{
swap(arr[j-1],arr[j]);
arrSorted = false;
}
}
if(arrSorted)
break;
}
return arr;
}
};
超时
2.3 选择排序
class Solution { //选择
public:
vector<int> sortArray(vector<int>& arr) {
if(arr.size() <= 1)
return arr;
int i, j, minIdx = 0;
for(i = 0; i < arr.size()-1; ++i)
{
minIdx = i;
for(j = i+1; j < arr.size(); ++j)
{
if(arr[minIdx] > arr[j])
minIdx = j;
}
swap(arr[i],arr[minIdx]);
}
return arr;
}
};
超时
2.4 希尔排序
class Solution { //希尔
public:
vector<int> sortArray(vector<int>& arr) {
if(arr.size() <= 1)
return arr;
int i, j, gap = 1;
for(gap = arr.size()/2; gap > 0; gap /= 2)
{
for(i = gap; i < arr.size(); ++i)
{
for(j = i; j-gap >= 0 && arr[j-gap]>arr[j]; j -= gap)
swap(arr[j-gap],arr[j]);
}
}
return arr;
}
};
72 ms 15.8 MB
2.5 归并排序
class Solution { //归并
vector<int> temp;
public:
vector<int> sortArray(vector<int>& arr) {
if(arr.size() <= 1)
return arr;
temp.resize(arr.size());
mergeSort(arr,0, arr.size()-1);
return arr;
}
void mergeSort(vector<int>& arr, int l, int r)
{
if(l == r)
return;
int mid = l+((r-l)>>1);
mergeSort(arr,l,mid);
mergeSort(arr,mid+1,r);
merge(arr,l,mid,r);
}
void merge(vector<int>& arr, int l, int mid, int r)
{
int i = l, j = mid+1, k = 0;
while(i <= mid && j <= r)
{
if(arr[i] <= arr[j])
temp[k++] = arr[i++];
else
temp[k++] = arr[j++];
}
while(i <= mid)
temp[k++] = arr[i++];
while(j <= r)
temp[k++] = arr[j++];
for(k = 0, i = l; i <= r; ++i,++k)
arr[i] = temp[k];
}
};
52 ms 16 MB
2.6 快速排序
class Solution { //快排
public:
vector<int> sortArray(vector<int>& arr) {
if(arr.size() <= 1)
return arr;
qsort(arr,0, arr.size()-1);
return arr;
}
void qsort(vector<int>& arr, int l, int r)
{
if(l >= r)
return;
int Pl = l, Pr = l;
partition(arr,l,r,Pl,Pr);
qsort(arr,l,Pl-1);
qsort(arr,Pr+1,r);
}
void partition(vector<int>& arr, int l, int r, int& Pl, int& Pr)
{
selectMid(arr,l,r);
int P = arr[l];
int i = l, j = r;
while(i < j)
{
while(i < j && P < arr[j])//没有等于号，哨兵都在左侧
j--;
swap(arr[i], arr[j]);
while(i < j && arr[i] <= P)
i++;
swap(arr[i], arr[j]);
}
Pl = Pr = i;
for(i = i-1; i >= l; --i)//聚集左侧与哨兵相等的到中间
{
if(arr[i] == P)
{
Pl--;
swap(arr[i], arr[Pl]);
}
}
}
void selectMid(vector<int>& arr, int l, int r)
{
int mid = l+((r-l)>>1);
if(arr[mid] > arr[r])
swap(arr[mid],arr[r]);
if(arr[l] > arr[r])
swap(arr[l], arr[r]);
if(arr[mid] > arr[l])
swap(arr[mid], arr[l]);
}
};
52 ms 15.6 MB
96 ms 15.8 MB（删除聚集哨兵操作后的用时）
2.7 堆排序
class Solution { //堆排序, 建堆（升序建大堆，降序建小堆）
public:
vector<int> sortArray(vector<int>& arr) {
if(arr.size() <= 1)
return arr;
for(int i = arr.size()/2-1; i >= 0; --i)
adjust(arr,i,arr.size());//建堆
for(int i = arr.size()-1; i >= 0; --i)
{
swap(arr[i],arr[0]);
adjust(arr,0,i);
}
return arr;
}
void adjust(vector<int>& arr, int i, int len)
{
int lchild = 2*i+1, rchild = 2*i+2, maxIdx = i;
while(lchild < len)
{
if(lchild < len && arr[lchild] > arr[maxIdx])
maxIdx = lchild;
if(rchild < len && arr[rchild] > arr[maxIdx])
maxIdx = rchild;
if(maxIdx != i)
{
swap(arr[i],arr[maxIdx]);
lchild = 2*maxIdx+1;
rchild = lchild+1;
i = maxIdx;
}
else
break;
}
}
};
72 ms 15.8 MB
2.8 计数排序
class Solution { //计数排序
public:
vector<int> sortArray(vector<int>& arr) {
if(arr.size() <= 1)
return arr;
int i, j = 0, min, max;
min = max = arr[0];
for(i = 1; i < arr.size(); ++i)
{
min = arr[i] < min ? arr[i] : min;
max = arr[i] > max ? arr[i] : max;
}
const int N = max-min+1;
vector<int> count(N,0);
for(i = 0; i < arr.size(); ++i)
count[arr[i]-min]++;
for(i = 0; i < N; ++i)
{
while(count[i]--)
arr[j++] = i+min;
}
return arr;
}
};
36 ms 16.1 MB
2.9 桶排序
- 数据装桶，桶内快排
class Solution { //桶排序
public:
vector<int> sortArray(vector<int>& arr) {
if(arr.size() <= 1)
return arr;
int i, j = 0, min, max;
min = max = arr[0];
for(i = 1; i < arr.size(); ++i)
{
min = arr[i] < min ? arr[i] : min;
max = arr[i] > max ? arr[i] : max;
}
if(min == max)
return arr;
int div = 1000;//桶个数
int space = (max-min)/div+1;
vector<int> temp(arr.size());
vector<int> bucketsize(div,0);
vector<int> bucketPos(div,0);
for(i = 0; i < arr.size(); ++i)
bucketsize[(arr[i]-min)/space]++;
bucketPos[0] = bucketsize[0];
for(i = 1; i < div; ++i)
bucketPos[i] += bucketPos[i-1] + bucketsize[i];//桶结束位置的下一个
for(i = 0; i < arr.size(); ++i)
temp[--bucketPos[(arr[i]-min)/space]] = arr[i];
for(i = 0; i < div; ++i)
{
if(bucketsize[i] > 1)
{
qsort(temp,bucketPos[i],bucketPos[i]+bucketsize[i]-1);
}
}
for(i = 0; i < arr.size(); ++i)
arr[i] = temp[i];
return arr;
}
void qsort(vector<int>& arr, int l, int r)
{
if(l >= r)
return;
int Pl = l, Pr = l;
partition(arr,l,r,Pl,Pr);
qsort(arr,l,Pl-1);
qsort(arr,Pr+1,r);
}
void partition(vector<int>& arr, int l, int r, int& Pl, int& Pr)
{
selectMid(arr,l,r);
int P = arr[l];
int i = l, j = r;
while(i < j)
{
while(i < j && P < arr[j])//没有等于号，哨兵都在左侧
j--;
swap(arr[i], arr[j]);
while(i < j && arr[i] <= P)
i++;
swap(arr[i], arr[j]);
}
Pl = Pr = i;
for(i = i-1; i >= l; --i)
{
if(arr[i] == P)
{
Pl--;
swap(arr[i], arr[Pl]);
}
}
}
void selectMid(vector<int>& arr, int l, int r)
{
int mid = l+((r-l)>>1);
if(arr[mid] > arr[r])
swap(arr[mid],arr[r]);
if(arr[l] > arr[r])
swap(arr[l], arr[r]);
if(arr[mid] > arr[l])
swap(arr[mid], arr[l]);
}
};
40 ms 16.3 MB
2.10 基数排序
- 注意处理负数，被坑了，负数%后越界，window不报错尽然。。
class Solution { //基数排序
vector<int> temp;
public:
vector<int> sortArray(vector<int>& arr) {
if(arr.size() <= 1)
return arr;
int i, max = INT_MIN;
long exp;
temp.resize(arr.size());
for(i = 0; i < arr.size(); ++i)
{
arr[i] += 50000;//便于负数处理
max = arr[i] > max ? arr[i] : max;
}
for(exp = 1; max/exp > 0; exp*=10)
radix_sort(arr,exp);
for(i = 0; i < arr.size(); ++i)
arr[i] -= 50000;//还原
return arr;
}
void radix_sort(vector<int>& arr, long exp)
{
vector<int> bucketsize(10,0);
int i;
for(i = 0; i < arr.size(); ++i)
bucketsize[(arr[i]/exp)%10]++;
for(i = 1; i < 10; ++i)
bucketsize[i] += bucketsize[i-1];//桶最后一个位置+1
for(i = arr.size()-1; i >= 0; --i)
temp[--bucketsize[(arr[i]/exp)%10]] = arr[i];
for(i = 0; i < arr.size(); ++i)
arr[i] = temp[i];
}
};
56 ms 16 MB
3. 复杂度表
图片参考 https://leetcode-cn.com/problems/sort-an-array/solution/shi-er-chong-pai-xu-suan-fa-bao-ni-man-yi-dai-gift/
r 为排序数字的范围，d 是数字总位数，k 是数字总个数