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1、第十章 排序,10.1 概述,10.2 插入排序,10.3 快速排序,10.4 堆排序,10.5 归并排序,10.6 基数排序,10.7 各种排序方法的综合比较,10.8 外部排序,10.1 概 述,一、排序的定义,二、内部排序和外部排序,三、内部排序方法的分类,一、什么是排序？,排序是计算机内经常进行的一种操作，其目的是将一组“无序”的记录序列调整为“有序”的记录序列。,例如：将下列关键字序列,52, 49, 80, 36, 14, 58, 61, 23, 97, 75,调整为,14, 23, 36, 49, 52, 58, 61 ,75, 80, 97,一般情况下， 假设含n个记录的序列为
2、 R1, R2, ， Rn 其相应的关键字序列为 K1, K2, ，Kn ,这些关键字相互之间可以进行比较，即在 它们之间存在着这样一个关系 ：Kp1Kp2Kpn,按此固有关系将上式记录序列重新排列为 Rp1, Rp2, ，Rpn 的操作称作排序。,二、内部排序和外部排序,若整个排序过程不需要访问外存便能完成，则称此类排序问题为内部排序；,反之，若参加排序的记录数量很大，整个序列的排序过程不可能在内存中完成，则称此类排序问题为外部排序。,三、内部排序的方法,内部排序的过程是一个逐步扩大 记录的有序序列长度的过程。,经过一趟排序,有序序列区,无 序 序 列 区,有序序列区,无 序 序 列 区,基
3、于不同的“扩大” 有序序列长度的方法，内部排序方法大致可分下列几种类型：,插入类,交换类,选择类,归并类,其它方法,待排记录的数据类型定义如下:,#define MAXSIZE 1000 / 待排顺序表最大长度,typedef int KeyType; / 关键字类型为整数类型,typedef struct KeyType key; / 关键字项InfoType otherinfo; / 其它数据项 RcdType; / 记录类型,typedef struct RcdType rMAXSIZE+1; / r0闲置int length; / 顺序表长度 SqList; / 顺序表类型,1. 插入
4、类,将无序子序列中的一个或几个记录“插入”到有序序列中，从而增加记录的有序子序列的长度。,2. 交换类,通过“交换”无序序列中的记录从而得到其中关键字最小或最大的记录，并将它加入到有序子序列中，以此方法增加记录的有序子序列的长度。,3. 选择类,从记录的无序子序列中“选择”关键字最小或最大的记录，并将它加入到有序子序列中，以此方法增加记录的有序子序列的长度。,4. 归并类,通过“归并”两个或两个以上的记录有序子序列，逐步增加记录有序序列的长度。,5. 其它方法,10. 2 插 入 排 序,有序序列R1i-1,Ri,无序序列 Rin,一趟直接插入排序的基本思想：,有序序列R1i,无序序列 Ri+
5、1n,实现“一趟插入排序”可分三步进行：,3将Ri 插入(复制)到Rj+1的位置上。,2将Rj+1i-1中的所有记录均后移一个位置；,1在R1i-1中查找Ri的插入位置，R1j.key Ri.key Rj+1i-1.key；,直接插入排序（基于顺序查找）,不同的具体实现方法导致不同的算法描述,折半插入排序（基于折半查找）,希尔排序（基于逐趟缩小增量）,一、直接插入排序,利用 “顺序查找”实现 “在R1i-1中查找Ri的插入位置”,算法的实现要点：,从Ri-1起向前进行顺序查找， 监视哨设置在R0；,R0 = Ri; Ri=Ri-1 / 设置“哨兵”,循环结束表明Ri的插入位置为 j +1,R0
6、,j,Ri,for (j=i-1; R0.keyRj.key; -j); / 从后往前找,j=i-1,插入位置,对于在查找过程中找到的那些关键字不小于Ri.key的记录，并在查找的同时实现记录向后移动；,for (j=i-2; R0.keyRj.key; -j); Rj+1 = Rj,R0,j,Ri,j= i-1,上述循环结束后可以直接进行“插入”,插入位置,令 i = 2，3，, n, 实现整个序列的排序。,for ( i=2; i=n; +i )if (Ri.keyRi-1.key) 在 R1i-1中查找Ri的插入位置;插入Ri ;,void InsertionSort ( SqList
7、+i ) if (L.ri.key L.ri-1.key) / InsertSort,L.r0 = L.ri; L.ri= L.ri-1; / 复制为监视哨 for ( j=i-2; L.r0.key L.rj.key; - j )L.rj+1 = L.rj; / 记录后移 L.rj+1 = L.r0; / 插入到正确位置,内部排序的时间分析：,实现内部排序的基本操作有两个：,（2）“移动”记录。,（1）“比较”序列中两个关键字的大小；,对于直接插入排序：,最好的情况（关键字在记录序列中顺序有序）：,“比较”的次数：,最坏的情况（关键字在记录序列中逆序有序）：,“比较”的次数：,0,“移动”的
8、次数：,“移动”的次数：,因为 R1i-1 是一个按关键字有序的有序序列，则可以利用折半查找实现“在R1i-1中查找Ri的插入位置”，如此实现的插入排序为折半插入排序。,二、折半插入排序,void BiInsertionSort ( SqList &L ) / BInsertSort,在 L.r1i-1中折半查找插入位置；,for ( i=2; i=high+1; -j )L.rj+1 = L.rj; / 记录后移,L.rhigh+1 = L.r0; / 插入,low = 1; high = i-1; while (low=high) ,m = (low+high)/2; / 折半,if (L
9、.r0.key 1) / while / BubbleSort,i = n;,i = lastExchangeIndex; / 本趟进行过交换的/ 最后一个记录的位置,if (Rj+1.key Rj.key) Swap(Rj, Rj+1);lastExchangeIndex = j; /记下进行交换的记录位置 /if,for (j = 1; j i; j+),lastExchangeIndex = 1;,注意:,i=7,i=6,起泡排序的结束条件为:最后一趟没有进行“交换记录”,时间分析:,最好的情况（关键字在记录序列中顺序有序）：只需进行一趟起泡,“比较”的次数：,最坏的情况（关键字在记录序
10、列中逆序有序）：需进行n-1趟起泡,“比较”的次数：,0,“移动”的次数：,“移动”的次数：,n-1,二、一趟快速排序（一次划分）,目标：找一个记录，以它的关键字作为“枢轴”，凡其关键字小于枢轴的记录均移动至该记录之前，反之，凡关键字大于枢轴的记录均移动至该记录之后。,致使一趟排序之后，记录的无序序列Rst将分割成两部分：Rsi-1和Ri+1t，且 Rj.key Ri.key Rj.key(sji-1) 枢轴 (i+1jt)。,s,t,low,high,设 Rs=52 为枢轴,将 Rhigh.key 和 枢轴的关键字进行比较，要求Rhigh.key 枢轴的关键字,将 Rlow.key 和 枢轴的关键字进行比较，要求Rlow.key 枢轴的关键字,high,23,low,80,high,14,low,52,例如,R0,52,low,high,high,high,low,可见，经过“一次划分” ，将关键字序列52, 49, 80, 36, 14, 58, 61, 97, 23, 75 调整为: 23, 49, 14, 36, (52) 58, 61, 97, 80, 75,在调整过程中，设立了两个指针： low 和high，它们的初值分别为： s 和 t，,
