【算法】常见算法分类和思想
算法分类分为：
1.基础算法：包括字符串，数组，正则表达式，排序，递归等。
2.数据结构：堆，栈，队列，链表，矩阵，二叉树等。
3.高级算法：贪心算法，动态规划等。
排序
冒泡排序
它重复地走访过要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序（如从大到小、首字母从A到Z）错误就把他们交换过来。
void bubble_sort(int arr[], int len) {
int i, j, temp;
for (i = 0; i < len - 1; i++)
for (j = 0; j < len - 1 - i; j++)
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
}
}
选择排序
首先在未排序序列中找到最小（大）元素，存放到排序序列的起始位置，然后，再从剩余未排序元素中继续寻找最小（大）元素，然后放到已排序序列的末尾。以此类推，直到所有元素均排序完毕。
void selection_sort(int arr[], int len)
{
int i,j;
for (i = 0 ; i < len - 1 ; i++)
{
int min = i;
for (j = i + 1; j < len; j++)
if (arr[j] < arr[min])
min = j;
swap(&arr[min], &arr[i]);
}
}
插入排序
它的工作原理是通过构建有序序列，对于未排序数据，在已排序序列中从后向前扫描，找到相应位置并插入。
void insertion_sort(int arr[], int len){
int i,j,temp;
for (i=1;i<len;i++){
temp = arr[i];
for (j=i;j>0 && arr[j-1]>temp;j--)
arr[j] = arr[j-1];
arr[j] = temp;
}
}
希尔排序
希尔排序，也称递减增量排序算法，是插入排序的一种更高效的改进版本。希尔排序是非稳定排序算法。
void shell_sort(int arr[], int len) {
int gap, i, j;
int temp;
for (gap = len >> 1; gap > 0; gap = gap >> 1)
for (i = gap; i < len; i++) {
temp = arr[i];
for (j = i - gap; j >= 0 && arr[j] > temp; j -= gap)
arr[j + gap] = arr[j];
arr[j + gap] = temp;
}
}
归并排序
把数据分为两段，从两段中逐个选最小的元素移入新数据段的末尾。
void merge_sort_recursive(int arr[], int reg[], int start, int end) {
if (start >= end)
return;
int len = end - start, mid = (len >> 1) + start;
int start1 = start, end1 = mid;
int start2 = mid + 1, end2 = end;
merge_sort_recursive(arr, reg, start1, end1);
merge_sort_recursive(arr, reg, start2, end2);
int k = start;
while (start1 <= end1 && start2 <= end2)
reg[k++] = arr[start1] < arr[start2] ? arr[start1++] : arr[start2++];
while (start1 <= end1)
reg[k++] = arr[start1++];
while (start2 <= end2)
reg[k++] = arr[start2++];
for (k = start; k <= end; k++)
arr[k] = reg[k];
}
void merge_sort(int arr[], const int len) {
int reg[len];
merge_sort_recursive(arr, reg, 0, len - 1);
}
快速排序
在区间中随机挑选一个元素作基准，将小于基准的元素放在基准之前，大于基准的元素放在基准之后，再分别对小数区与大数区进行排序。
void swap(int *x, int *y) {
int t = *x;
*x = *y;
*y = t;
}
void quick_sort_recursive(int arr[], int start, int end) {
if (start >= end)
return;
int mid = arr[end];
int left = start, right = end - 1;
while (left < right) {
while (arr[left] < mid && left < right)
left++;
while (arr[right] >= mid && left < right)
right--;
swap(&arr[left], &arr[right]);
}
if (arr[left] >= arr[end])
swap(&arr[left], &arr[end]);
else
left++;
if (left)
quick_sort_recursive(arr, start, left - 1);
quick_sort_recursive(arr, left + 1, end);
}
void quick_sort(int arr[], int len) {
quick_sort_recursive(arr, 0, len - 1);
}
| 分类 | 方法 | 时间复杂度 | 空间复杂度 | 稳定性 | ||
| 最好 | 最坏 | 平均 | ||||
| 交换排序 | 交换排序 | O(n) | O( ) |
O() |
O(1) | 稳定 |
| 冒泡排序 | O(n) | O() |
O() |
O(1) | 稳定 | |
| 快速排序 | O( |
O() |
O( ) |
O() |
不稳定 | |
| 插入排序 | 直接插入排序 | O(n) | O() |
O() |
O(1) | 稳定 |
| 希尔排序 | O() |
O( ) |
O(1) | 不稳定 | ||
| 选择排序 | 简单选择排序 | O() |
O() |
O() |
O(1) | 不稳定 |
| 堆排序 | O() |
O() |
O() |
O(1) | 不稳定 | |
| 其他 | 归并排序 | O() |
O() |
O() |
O(n) | 稳定 |
| 计数排序 | O(d(r+n)) | O(d(r+n)) | O(d(r+n)) | O(r) | 稳定 |