排序算法

在计算机科学与数学中,一个排序算法(英语:Sorting algorithm)是一种能将一串数据依照特定排序方式进行排列的一种算法。最常用到的排序方式是数值顺序以及字典顺序。有效的排序算法在一些算法(例如搜索算法与合并算法)中是重要的,如此这些算法才能得到正确解答。排序算法也用在处理文字数据以及产生人类可读的输出结果。基本上,排序算法的输出必须遵守下列两个原则:

输出结果为递增序列(递增是针对所需的排序顺序而言)
输出结果是原输入的一种排列、或是重组
虽然排序算法是一个简单的问题,但是从计算机科学发展以来,在此问题上已经有大量的研究。举例而言,冒泡排序在1956年就已经被研究。虽然大部分人认为这是一个已经被解决的问题,有用的新算法仍在不断的被发明。(例子:图书馆排序在2004年被发表)

  1. 分类

在计算机科学所使用的排序算法通常被分类为:

计算的时间复杂度(最差、平均、和最好性能),依据列表(list)的大小( {\displaystyle n} n)。一般而言,好的性能是 {\displaystyle O(n\log n)} O(n\log n)(大O符号),坏的性能是 {\displaystyle O(n^{2})} O(n^{2})。对于一个排序理想的性能是 {\displaystyle O(n)} O(n),但平均而言不可能达到。基于比较的排序算法对大多数输入而言至少需要 {\displaystyle O(n\log n)} O(n\log n)。
内存使用量(以及其他计算机资源的使用)
稳定性:稳定排序算法会让原本有相等键值的纪录维持相对次序。也就是如果一个排序算法是稳定的,当有两个相等键值的纪录 {\displaystyle R} R和 {\displaystyle S} S,且在原本的列表中 {\displaystyle R} R出现在 {\displaystyle S} S之前,在排序过的列表中 {\displaystyle R} R也将会是在 {\displaystyle S} S之前。
依据排序的方法:插入、交换、选择、合并等等。
稳定性
当相等的元素是无法分辨的,比如像是整数,稳定性并不是一个问题。然而,假设以下的数对将要以他们的第一个数字来排序。

{\displaystyle (4,1)(3,1)(3,7)(5,6)}

{\displaystyle (4,1)(3,1)(3,7)(5,6)}
在这个状况下,有可能产生两种不同的结果,一个是让相等键值的纪录维持相对的次序,而另外一个则没有:

 {\displaystyle (3,1)(3,7)(4,1)(5,6)}
{\displaystyle (3,1)(3,7)(4,1)(5,6)} (維持次序)
 {\displaystyle (3,7)(3,1)(4,1)(5,6)}
 {\displaystyle (3,7)(3,1)(4,1)(5,6)} (次序被改變)

不稳定排序算法可能会在相等的键值中改变纪录的相对次序,但是稳定排序算法从来不会如此。不稳定排序算法可以被特别地实现为稳定。作这件事情的一个方式是人工扩展键值的比较,如此在其他方面相同键值的两个对象间之比较,(比如上面的比较中加入第二个标准:第二个键值的大小)就会被决定使用在原先数据次序中的条目,当作一个同分决赛。然而,要记住这种次序通常牵涉到额外的空间负担。
排序算法_第1张图片

排序算法_第2张图片
排序算法_第3张图片
归并算法:

Array.prototype.merge_sort = function() {
	var merge = function(left, right) {
		var final = [];
		while (left.length && right.length)
			final.push(left[0] <= right[0] ? left.shift() : right.shift());
		return final.concat(left.concat(right));
	};
	var len = this.length;
	if (len < 2) return this;
	var mid = len / 2;
	return merge(this.slice(0, parseInt(mid)).merge_sort(), this.slice(parseInt(mid)).merge_sort());
};

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