文章目录
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- [📝 一、 字符串模式匹配算法](#📝 一、 字符串模式匹配算法)
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- [1. BF 算法（Brute-Force 暴力匹配）](#1. BF 算法（Brute-Force 暴力匹配）)
- [2. KMP 算法](#2. KMP 算法)
- [📝 二、 插入类排序（Insertion Sort）](#📝 二、 插入类排序（Insertion Sort）)
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- [1. 直接插入排序](#1. 直接插入排序)
- [2. 折半插入排序（Binary Insertion Sort）](#2. 折半插入排序（Binary Insertion Sort）)
- [3. 希尔排序（Shell Sort）](#3. 希尔排序（Shell Sort）)
- [📝 三、 交换类排序（Exchange Sort）](#📝 三、 交换类排序（Exchange Sort）)
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- [1. 冒泡排序（Bubble Sort）](#1. 冒泡排序（Bubble Sort）)
- [2. 快速排序（Quick Sort）](#2. 快速排序（Quick Sort）)
- [📝 四、 选择类排序（Selection Sort）](#📝 四、 选择类排序（Selection Sort）)
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- [1. 简单选择排序（Simple Selection Sort）](#1. 简单选择排序（Simple Selection Sort）)
- [2. 堆排序（Heap Sort）](#2. 堆排序（Heap Sort）)
- [📝 五、 归并排序与基数排序](#📝 五、 归并排序与基数排序)
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- [1. 二路归并排序（2-Way Merge Sort）](#1. 二路归并排序（2-Way Merge Sort）)
- [2. 基数排序（Radix Sort）](#2. 基数排序（Radix Sort）)
- [📊 📊 六、 总结：408内部排序全算法速查大表](#📊 📊 六、 总结：408内部排序全算法速查大表)
📝 一、 字符串模式匹配算法
1. BF 算法（Brute-Force 暴力匹配）
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⚖️ 算法核心与方法总结（原笔记）：
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"就像插槽一样，要求从左往右一一完全对应，才匹配"
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做题切入点：在匹配过程中，若发生失配，主串指针需要回溯。核心技巧在于"看错最后一位"（注意失配位置与主串回溯的对应关系）。
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⏳ 性能指标补充：
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时间复杂度 ：最好情况 O ( n + m ) O(n+m) O(n+m)，最坏情况 O ( n × m ) O(n \times m) O(n×m)（其中 n n n 为主串长度， m m m 为模式串长度）。
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空间复杂度 ： O ( 1 ) O(1) O(1)。
2. KMP 算法
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⚖️ 算法核心与方法总结（原笔记）：
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① 前缀串 ：例如，串
abc的前缀包括a,ab。 -
② 后缀串 ：例如，串
abc的后缀包括c,bc。 -
③
next[]数组的求解 ：寻找前缀串与后缀串的"无相同字符"（最长公共前后缀）。若前缀和后缀完全无相同字符，则对应的公共长度为0，指针根据对应的next规则回溯（无相同字符则向特定初始值靠拢）。 -
⏳ 性能指标补充：
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时间复杂度 ： O ( n + m ) O(n+m) O(n+m)（主串指针不回溯，仅模式串指针利用
next数组滑动）。 -
空间复杂度 ： O ( m ) O(m) O(m)（需要额外的
next数组空间）。
📝 二、 插入类排序（Insertion Sort）
- ⚖️ 算法核心与方法总结（原笔记）：
- 将整个序列划分为"有序区"与"无序区"。
- 核心动作是"逐个插入"：依次将无序区的元素扫描并插入到有序区的合适位置。
1. 直接插入排序
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⏳ 性能指标（原笔记）：
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时间复杂度：
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最好情况： O ( n ) O(n) O(n) （原本就已经是正序有序）
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最坏/平均情况： O ( n 2 ) O(n^2) O(n2)
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空间复杂度 ： O ( 1 ) O(1) O(1)
2. 折半插入排序（Binary Insertion Sort）
- ⏳ 性能指标（原笔记）：
- 时间复杂度 ：最好情况 O ( n log 2 n ) O(n \log_2 n) O(nlog2n)，最坏情况 O ( n 2 ) O(n^2) O(n2)。
- 空间复杂度 ： O ( 1 ) O(1) O(1)。
- 💡 408 考点挖坑补充：折半插入排序仅减少了"比较"的次数（优化为 O ( n log 2 n ) O(n \log_2 n) O(nlog2n)），但"移动"元素的次数依然是 O ( n 2 ) O(n^2) O(n2)，因此总的最坏时间复杂度仍为 O ( n 2 ) O(n^2) O(n2)。
3. 希尔排序（Shell Sort）
- ⏳ 性能指标（原笔记）：
- 时间复杂度 ：取决于步长序列的设定，一般约为 O ( n 1.3 ) O(n^{1.3}) O(n1.3)，最坏情况为 O ( n 2 ) O(n^2) O(n2)。
- 空间复杂度 ：O ( 1 ) O(1) O(1)。
📝 三、 交换类排序（Exchange Sort）
1. 冒泡排序（Bubble Sort）
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⚖️ 算法核心与方法总结（原笔记）：
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"一比一交换"：相邻元素两两比较并进行交换。
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"每一次把最大的放在序列尾"（或将最小的元素浮动到序列头）。
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⏳ 性能指标（原笔记）：
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时间复杂度 ： O ( n 2 ) O(n^2) O(n2)
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空间复杂度 ： O ( 1 ) O(1) O(1)
2. 快速排序（Quick Sort）
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⚖️ 算法核心与方法总结（原笔记）：
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基于"分治"思想。
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"每一趟把枢轴元素放在最终位置"。
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双指针移动口诀（做题追踪核心） ："high选一个低于/小于枢轴值的，low选一个高的 ------ 直到 low = high"。
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⏳ 性能指标（原笔记）：
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时间复杂度 ： O ( n log 2 n ) O(n \log_2 n) O(nlog2n)
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空间复杂度（递归调用栈深度）：
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最好情况： O ( log 2 n ) O(\log_2 n) O(log2n)
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最坏情况： O ( n ) O(n) O(n) （当序列原本就有序或逆序，快排退化为冒泡）
📝 四、 选择类排序（Selection Sort）
- ⚖️ 算法核心与方法总结（原笔记）：
- "每次选一个最（大/小）元素放到最前/后"。
1. 简单选择排序（Simple Selection Sort）
- ⏳ 性能指标（原笔记）：
- 时间复杂度 ： O ( n 2 ) O(n^2) O(n2) （无论初始状态如何，元素之间的比较次数都是固定不可省的 n ( n − 1 ) 2 \frac{n(n-1)}{2} 2n(n−1)）。
- 空间复杂度 ： O ( 1 ) O(1) O(1)
2. 堆排序（Heap Sort）
- ⚖️ 结构分类（原笔记） ：分为"大根堆"与"小根堆"。
- 做题切入点（原笔记红字） ：初始建堆时，从 ⌊ n / 2 ⌋ \\lfloor n/2 \\rfloor ⌊n/2⌋ （即最后一个非叶子节点）"开始考虑"，自底向上逐步进行筛选和调整。
- ⏳ 性能指标补充：
- 时间复杂度 ：最好/最坏/平均情况均为 O ( n log 2 n ) O(n \log_2 n) O(nlog2n)。
- 空间复杂度 ： O ( 1 ) O(1) O(1)。
📝 五、 归并排序与基数排序
1. 二路归并排序（2-Way Merge Sort）
- ⏳ 性能指标（原笔记）：
- 时间复杂度 ： O ( n log 2 n ) O(n \log_2 n) O(nlog2n)
- 空间复杂度 ：O ( n ) O(n) O(n) （需要与原数组同等大小的辅助空间用于归并合并）。
2. 基数排序（Radix Sort）
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⚖️ 算法核心与方法总结（原笔记）：
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"低位开始分"：从个位、十位、百位等低位关键字依次开始。
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核心步骤为"分配和收集"。
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⏳ 性能指标（原笔记）：
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时间复杂度 ： O ( d ( n + r ) ) O(d(n+r)) O(d(n+r)) （其中 d d d 为关键码的码数/位数， r r r 为基数/桶数，如十进制则 r = 10 r=10 r=10）。
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空间复杂度 ：O ( r ) O(r) O(r) （需要 r r r 个队列做辅助空间）。
📊 📊 六、 总结：408内部排序全算法速查大表
为了方便博文读者整体复习和对比记忆，特将笔记中的性能指标提炼成下表：
| 排序大类 | 排序算法名称 | 最好时间复杂度 | 最坏时间复杂度 | 平均时间复杂度 | 空间复杂度 | 稳定性 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 插入类 | 直接插入排序 | O ( n ) O(n) O(n) | O ( n 2 ) O(n^2) O(n2) | O ( n 2 ) O(n^2) O(n2) | O ( 1 ) O(1) O(1) | 稳定 |
| 折半插入排序 | O ( n log 2 n ) O(n \log_2 n) O(nlog2n) | O ( n 2 ) O(n^2) O(n2) | O ( n 2 ) O(n^2) O(n2) | O ( 1 ) O(1) O(1) | 稳定 | |
| 希尔排序 | O ( n 1.3 ) O(n^{1.3}) O(n1.3) | O ( n 2 ) O(n^2) O(n2) | O ( n 1.3 ) O(n^{1.3}) O(n1.3) | O ( 1 ) O(1) O(1) | 不稳定 | |
| 交换类 | 冒泡排序 | O ( n ) O(n) O(n) | O ( n 2 ) O(n^2) O(n2) | O ( n 2 ) O(n^2) O(n2) | O ( 1 ) O(1) O(1) | 稳定 |
| 快速排序 | O ( n log 2 n ) O(n \log_2 n) O(nlog2n) | O ( n 2 ) O(n^2) O(n2) | O ( n log 2 n ) O(n \log_2 n) O(nlog2n) | O ( log 2 n ) ∼ O ( n ) O(\log_2 n) \sim O(n) O(log2n)∼O(n) | 不稳定 | |
| 选择类 | 简单选择排序 | O ( n 2 ) O(n^2) O(n2) | O ( n 2 ) O(n^2) O(n2) | O ( n 2 ) O(n^2) O(n2) | O ( 1 ) O(1) O(1) | 不稳定 |
| 堆排序 | O ( n log 2 n ) O(n \log_2 n) O(nlog2n) | O ( n log 2 n ) O(n \log_2 n) O(nlog2n) | O ( n log 2 n ) O(n \log_2 n) O(nlog2n) | O ( 1 ) O(1) O(1) | 不稳定 | |
| 归并类 | 二路归并排序 | O ( n log 2 n ) O(n \log_2 n) O(nlog2n) | O ( n log 2 n ) O(n \log_2 n) O(nlog2n) | O ( n log 2 n ) O(n \log_2 n) O(nlog2n) | O ( n ) O(n) O(n) | 稳定 |
| 基数类 | 基数排序 | O ( d ( n + r ) ) O(d(n+r)) O(d(n+r)) | O ( d ( n + r ) ) O(d(n+r)) O(d(n+r)) | O ( d ( n + r ) ) O(d(n+r)) O(d(n+r)) | O ( r ) O(r) O(r) | 稳定 |