在编程和算法设计中,排序和查找算法是非常基础和重要的。以下是常见的一些排序和查找算法:
排序算法
- 冒泡排序(Bubble Sort)
- 原理:重复地遍历要排序的数列,一次比较两个元素,如果他们的顺序错误就把他们交换过来。遍历数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换,也就是说该数列已经排序完成。
- 插入排序(Insertion Sort)
- 原理: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。
- 选择排序(Selection Sort)
- 原理:首先在未排序序列中找到最小(或最大)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(或最大)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。
- 希尔排序(Shell Sort)
- 原理:是插入排序的一种更高效的改进版本,也称为缩小增量排序,是直接插入排序算法的一种更高效的改进版本。
- 归并排序(Merge Sort)
- 原理:采用分治法(Divide and Conquer)的一个非常典型的应用。将已有序的子序列合并,得到完全有序的序列;即先使每个子序列有序,再使子序列段间有序。
- 快速排序(Quick Sort)
- 原理:通过一次排序将待排序的数据分割成独立的两部分,其中一部分的所有数据都比另一部分的所有数据都要小,然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序,整个排序过程可以递归进行,以此达到整个数据变成有序序列。
- 堆排序(Heap Sort)
- 原理:是指利用堆这种数据结构所设计的一种排序算法。堆积是一个近似完全二叉树的结构,并同时满足堆积的性质:即子节点的键值或索引总是小于(或者大于)它的父节点。
- 计数排序(Counting Sort)
- 原理:不是基于比较的排序算法,其核心在于将输入的数据值转化为键存储在额外开辟的数组空间中。 作为一种线性时间复杂度的排序,计数排序要求输入的数据必须是有确定范围的整数。
- 桶排序(Bucket Sort)
- 原理:是计数排序的升级版。它利用了函数的映射关系,高效与否的关键就在于这个映射函数的确定。为了使桶排序更加高效,我们需要做到这两点:首先,要使得数据分散得尽可能均匀;其次,对于桶中元素的排序,选择何种比较排序算法对于性能的影响至关重要。
- 基数排序(Radix Sort)
- 原理:按照低位先排序,然后收集;再按照高位排序,然后再收集;依次类推,直到最高位。有时候有些属性是有优先级顺序的,先按低优先级排序,再按高优先级排序。最后的次序就是高优先级高的在前,高优先级相同的低优先级高的在前。
查找算法
- 顺序查找(Sequential Search)
- 原理:从列表的一端开始,顺序搜索直到找到元素或搜索到列表的另一端。
- 二分查找(Binary Search)
- 原理:在一个有序的数组中查找一个特定的元素,搜索过程从数组的中间元素开始,如果中间元素正好是目标值,则搜索过程结束;如果目标值大于或小于中间元素,则在数组大于或小于中间元素的那一半中查找,而且跟开始一样从中间元素开始比较。如果在某一步骤数组为空,则代表找不到。
- 哈希查找(Hashing)
- 原理:通过计算一个关于键值的函数,将所需查询的数据映射到表中的一个位置来访问记录,从而加快查找的速度。这个映射函数称做散列函数,存放记录的数组称做散列表。
- 插值查找(Interpolation Search)
- 原理:是介于顺序查找和二分查找之间的一种改进型查找算法,基于二分查找算法,将查找点的选择方法与被查元素的分布规律有机结合,以提高查找效率。
- 斐波那契查找(Fibonacci Search)
- 原理:斐波那契数列查找是在二分查找的基础上的优化。在二分查找中,每次数组被划分为两半,而斐波那契查找每次划分的是斐波那契数列中的两个数。通过运用黄金比例的概念在数列中选择中点来消除数据的集合。然后再把消除的集合与被查找的元素进行比较。这两种查找算法在每一步都消除一个数据项。