幾大排序演算法的理解和程式碼實現(超級詳細的過程)
阿新 • • 發佈:2020-11-23
幾種常見的排序(比較)
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氣泡排序
這裡就按照下面的兩步模擬氣泡排序: 後面的類似,就不展示。
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Code:
#include
using namespace std;
const int ARRAY_SIZE = 10;
int BubbleSort(int a[], int size)
{
for(int i=0; i a[j + 1])
{
int tmp = a[j];
a[j] = a[j + 1];
a[j + 1] = tmp;
}
}
int main()
{
int arr[ARRAY_SIZE] = {49,38,65,1,2,97,76,13,27,49};
BubbleSort(arr, ARRAY_SIZE);
for(int i=0; i
using namespace std;
const int ARRAY_SIZE = 10;
void SelectSort(int a[], int size)
{
for (int i = 0; i < size; i++) {
int idx = i;
for (int j = i; j < size; j++)
if (a[idx] > a[j]) idx = j;
if (idx != i) swap(a[i], a[idx]);
}
}
int main()
{
int arr[ARRAY_SIZE] = {49,38,65,1,2,97,76,13,27,49};
SelectSort(arr, ARRAY_SIZE);
for(int i=0; i
using namespace std;
const int ARRAY_SIZE = 10;
void InsertSort(int a[], int size)
{
for (int i = 0; i < size; i++)
for (int j = i; j > 0; j--)
if (a[j] < a[j-1])
swap(a[j], a[j - 1]);
}
int main()
{
int arr[ARRAY_SIZE] = {49,38,65,1,2,97,76,13,27,49};
InsertSort(arr, ARRAY_SIZE);
for(int i=0; i=1; gap /= 2)
for(int i = gap; i=0; j -= gap)
if(a[j] > a[i]) // 小的在前面才交換
swap(a[i], a[j]);
}
快速排序
利用雙指標演算法,進行的快速排序。
原理:
1. 先找一個哨兵, 然後利用左指標,發現如果比它小的,直接向後移動指標;
2. 如果發現比哨兵大的元素, 交換位置, 然後在跟右指標元素比較,
3. 如果發現右指標的元素大的,右指標向前移動,如果小於哨兵,交換位置,在跟左指標比較
4. 重複上面的操作,知道左右指標重合。
5. 然後將哨兵左邊的元素和右邊的元素進行上面的操操作即可。
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Code
#include
using namespace std;
const int N = 100010;
int f[N];
int n;
void quick_sort(int q[], int l, int r)
{
int i = l-1, j=r+1, x = q[l+r>>1];
if (l >= r) return ;
while(i x);
if(i < j) swap(q[i], q[j]);
}
quick_sort(q,l,j);
quick_sort(q,j+1,r);
}
int main()
{
cin >> n;
for(int i=0; i> f[i];
quick_sort(f, 0, n-1);
for(int i=0; i
using namespace std;
const int N = 100010;
int q[N], tmp[N];
int n;
void merge_sort(int q[], int l, int r)
{
if(l >= r) return ;
int mid = l + r >> 1;
merge_sort(q, l, mid), merge_sort(q, mid + 1, r);
int k = 0, i = l ,j = mid + 1;
while(i <= mid && j <= r)
{
if(q[i] <= q[j]) tmp[k++] = q[i++];
else tmp[k++] = q[j++];
}
while(i <= mid) tmp[k++] = q[i++];
while(j <= r) tmp[k++] = q[j++];
for(int i=l,j=0; i<=r; i++) q[i] = tmp[j++];
}
int main()
{
cin >> n;
for(int i=0; i> q[i];
merge_sort(q, 0, n-1);
for(int i=0; i
using namespace std;
const int N = 100010;
int n,m;
int h[N], cnt;
void down(int u)
{
int t = u; // 用t儲存 最小的數字
if(u * 2 <= cnt && h[u * 2] < h[t]) t = u * 2; // 保證左兒子存在, 並且左兒子小於父親
if(u *2 + 1<= cnt && h[u * 2 + 1] < h[t] ) t = u * 2 + 1; // 保證右兒子存在, 並且右兒子小於當前的小的點
if(u != t) // 說明根節點不是最小值, 需要交換
{
swap(h[t], h[u]); // 交換使得最小值在上面
down(t);
}
}
int main()
{
cin > > n >> m;
for(int i = 1; i<=n; i++) cin >> h[i];
cnt = n;
for(int i = n/2; i; i--) down(i); // 初始化堆,從n / 2開始
while(m--) // 取出前m個小的數字
{
cout << h[1] << ' '; // 取出小根堆的最小數字
h[1] = h[cnt]; // 將堆底元素(最後一個)放在第一位置
cnt --; // 總的個數 - 1
down(1); // 向下調整堆,維護使得最上面元素是最小的元素
}
return 0;
}
kmp演算法
在面試中的應用
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1460578/202011/1460578-20201122220141698-1211603387.png)
暴力做法
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1460578/202011/1460578-20201122220149599-71150934.png)
首先我們思考暴力做法的是如何的?
思路: 我們在長的字串中從前往後遍歷的,然後在短的字串中從前往後遍歷,逐個比較,這樣就可以找出在長串中是否包含子串了。
Code
這裡的時間複雜度就為 O(n*m)了
// s[N] 長串
// p[M] 短串
for(int i = 1; i <= n; i++) {
bool flag = true;
for(int j = 1; j <= m;j++)
if(s[i+j-1] != p[j])
{
flag = false;
break;
}
}
優化做法 : KMP 演算法
kmp演算法就是三位大牛級別的人針對上面的演算法做的一個優化,將時間複雜度轉換為了O(n + m).
下面是kmp 的基本比較思路。
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1460578/202011/1460578-20201122220340296-1519933217.png)
kmp 中 next陣列的一個重要的理解點
next 陣列是關鍵;
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1460578/202011/1460578-20201122220349998-1077349114.png)
先看下面的這個 字首和字尾的定義:
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1460578/202011/1460578-20201122220403404-677557478.png)
在下面給大家看看 next資料表示的字串的數組裡面的值的例子:
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1460578/202011/1460578-20201122220414588-673732608.png)
下面是手繪的,自己定義 比較字串 s[i] 和 p[j + 1] .如果不同的話, j應該移動到哪。
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1460578/202011/1460578-20201122220422246-413983274.png)
Code
kmp 匹配過程程式碼
#include
using namespace std;
const int N = 10010, M = 100010;
int n,m;
char s[M], p[N]; // s大串, p 小串
int ne[N]; // 小串的next陣列
int main()
{
cin >> n >> p+1 >> m >> s + 1;
// kmp 匹配過程 i從大串1 開始, j從0開始, 比較i 和 j + 1
for(int i= 1,j = 0; i<=m; i++)
{
// 表示j 沒有退回起點, 如果s的i個位置和p的j+1位置不匹配 ,直接進行ne陣列調到指定位置
while(j && s[i] != p[j + 1]) j = ne[j];
if(s[i] == p[j+1] ) j++; // 如果匹配, j就向後移動
if(j == n)
{
// 匹配成功
}
}
return 0;
}
kmp next 陣列構造過程
// next 從2開始, 1如果失敗了,直接從0開始算。
for(int i = 2, j = 0; i<=n; i++) // 因為p陣列都是從1開始賦值的 這裡的i = 1
{
while(j && p[j+1] != p[i]) j = ne[j]; // 這裡的j > 0, 如果不滿足相等, 就需要跳
if(p[i] == p[j + 1] ) j++;
ne[i] = j;
}
全部程式碼
輸入樣例:
3
aba
5
ababa
輸出樣例:
0 2
#include
using namespace std;
const int N = 10010, M = 100010;
int n,m;
char s[M], p[N]; // s大串, p 小串
int ne[N]; // 小串的next陣列
int main()
{
cin >> n >> p+1 >> m >> s + 1;
// next陣列構造過程
/*
P = abababab ne陣列中的值表示最大公共元素的長度
ne[0] = -1
ne[1] = 0 a
ne[2] = 0 ab
ne[3] = 1 aba a = a(字首 = 字尾)
ne[4] = 2 abab ab = ab
ne[5] = 3 ababa aba = aba
ne[6] = 4 ababab abab = abab
ne[7] = 5 abababa ababa = ababa
ne[8] = 6 abababab ababab = ababab
*/
// next 從2開始, 1如果失敗了,直接從0開始算。
for(int i = 2, j = 0; i<=n; i++) // 因為p陣列都是從1開始賦值的 這裡的i = 1
{
while(j && p[j+1] != p[i]) j = ne[j]; // 這裡的j > 0, 如果不滿足相等, 就需要跳
if(p[i] == p[j + 1] ) j++;
ne[i] = j;
}
// 匹配過程
for(int i= 1,j = 0; i<=m; i++)
{
// 表示j 沒有退回起點, 如果s的i個位置和p的j+1位置不匹配 ,直接進行ne陣列調到指定位置
while(j && s[i] != p[j + 1]) j = ne[j];
if(s[i] == p[j+1] ) j++;
if(j == n)
{
// 匹配成功
printf("%d ", i - n);//我們按照座標從1開始的,但題目中的是從0開始的, 這裡有一個減1 和+1 相抵消
j = ne[j]; // 輸出所有可能匹配的位置, 所以匹配好了需要繼續向右比較
}
}
return 0;
}
程式碼中的 s[i] != p[j + 1] 後的轉移思路。
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1460578/202011/1460578-20201122220451593-13709276