1. 冒泡排序(Bubble Sort)
- 原理:通过重复遍历数组,每次比较相邻元素并交换它们的位置,使较大的元素逐步"冒泡"到数组的末尾。
- 时间复杂度:O(n²)
- 空间复杂度:O(1)
- 稳定性:稳定
2. 选择排序(Selection Sort)
- 原理:每次从未排序的部分中选出最小或最大的元素,将其放到已排序部分的末尾。
- 时间复杂度:O(n²)
- 空间复杂度:O(1)
- 稳定性:不稳定
3. 插入排序(Insertion Sort)
- 原理:将未排序的元素逐个插入到已排序部分的正确位置,逐步构建已排序数组。
- 时间复杂度:O(n²)
- 空间复杂度:O(1)
- 稳定性:稳定
4. 希尔排序(Shell Sort)
- 原理:通过比较相距一定间隔的元素,逐步减少间隔,最后使用插入排序完成整个排序过程。
- 时间复杂度:O(n log n) ~ O(n²) (取决于步长序列)
- 空间复杂度:O(1)
- 稳定性:不稳定
5. 归并排序(Merge Sort)
- 原理:递归地将数组分成两半,然后合并两个已排序的子数组。
- 时间复杂度:O(n log n)
- 空间复杂度:O(n)
- 稳定性:稳定
6. 快速排序(Quick Sort)
- 原理:选择一个基准元素,将数组分成比基准元素小和大的两个部分,然后递归地排序子数组。
- 时间复杂度:O(n log n) (最差情况为 O(n²))
- 空间复杂度:O(log n) ~ O(n)
- 稳定性:不稳定
7. 堆排序(Heap Sort)
- 原理:利用堆数据结构(通常是最大堆或最小堆)来排序数组。
- 时间复杂度:O(n log n)
- 空间复杂度:O(1)
- 稳定性:不稳定
8. 计数排序(Counting Sort)
- 原理:通过计数每个元素出现的次数,计算每个元素在排序后的位置,然后将其放入正确的位置。
- 时间复杂度:O(n + k) (k是元素的取值范围)
- 空间复杂度:O(n + k)
- 稳定性:稳定
9. 桶排序(Bucket Sort)
- 原理:将元素分配到不同的桶中,对每个桶进行排序,然后将桶中的元素按顺序合并。
- 时间复杂度:O(n + k) (k是桶的数量)
- 空间复杂度:O(n + k)
- 稳定性:稳定
10. 基数排序(Radix Sort)
- 原理:按元素的个位、十位等位数分别进行排序,通常使用计数排序作为子过程。
- 时间复杂度:O(d * (n + k)) (d为位数,k为基数)
- 空间复杂度:O(n + k)
- 稳定性:稳定
常见排序算法的对比
排序算法 | 时间复杂度(平均) | 时间复杂度(最坏) | 空间复杂度 | 稳定性 |
---|---|---|---|---|
冒泡排序 | O(n²) | O(n²) | O(1) | 稳定 |
选择排序 | O(n²) | O(n²) | O(1) | 不稳定 |
插入排序 | O(n²) | O(n²) | O(1) | 稳定 |
希尔排序 | O(n log n) | O(n²) | O(1) | 不稳定 |
归并排序 | O(n log n) | O(n log n) | O(n) | 稳定 |
快速排序 | O(n log n) | O(n²) | O(log n) | 不稳定 |
堆排序 | O(n log n) | O(n log n) | O(1) | 不稳定 |
计数排序 | O(n + k) | O(n + k) | O(n + k) | 稳定 |
桶排序 | O(n + k) | O(n²) | O(n + k) | 稳定 |
基数排序 | O(d * (n + k)) | O(d * (n + k)) | O(n + k) | 稳定 |
这些排序算法在不同场景下各有适用性,选择哪种排序算法取决于数据规模、是否需要稳定性以及空间复杂度的要求。