多角度排序课件

2023多角度排序课件CATALOGUE目录排序概述常见排序算法排序算法的复杂度实际应用中的考虑因素Python实现排序算法示例01排序概述排序的定义排序是对一组数据元素按照特定的顺序进行排列。排序的数学定义将一组有限个数的数据元素按照特定的顺序进行排列，使得它们按照从小到大（或从大到小）的顺序排列。排序的定义按照排序方式分类插入排序、冒泡排序、选择排序、插入排序、归并排序、快速排序、堆排序、桶排序、计数排序、基数排序等。按照稳定性分类稳定的排序算法和不稳定排序算法。按照空间复杂度分类原地排序算法和外部排序算法。排序的分类排序的应用场景在数据库中，我们经常需要按照一定的条件对数据进行排序，以便快速检索和管理数据。数据检索和管理数据分析数据挖掘机器学习和人工智能数据分析中需要对数据进行排序，以便发现数据的分布和规律。数据挖掘中需要对数据进行排序，以便发现数据中的关联规则和潜在信息。机器学习和人工智能中需要对数据进行排序，以便训练模型和进行分类。02常见排序算法冒泡排序原理：逐对比较相邻元素，若前一个比后一个大，则交换位置，每一轮比较和交换都会使当前最大的数“冒”到数列的一端。时间复杂度：O(n^2)空间复杂度：O(1)原理：在未排序序列中找到最小（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（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。时间复杂度：O(n^2)空间复杂度：O(1)选择排序插入排序原理：将未排序的元素插入到已排序序列的合适位置中，以达到排序的目的。时间复杂度：O(n^2)空间复杂度：O(1)希尔排序原理：先将整个待排序的记录序列分割成为若干子序列（由相隔某个“增量”的记录组成的）分别进行直接插入排序，然后依次缩减增量再进行排序，待整个序列中的记录"基本有序"时，再对全体记录进行一次直接插入排序。时间复杂度：O(nlogn)空间复杂度：O(1)原理：采用分治法，将待排序序列分成两个长度相等（或相差1）的子序列，分别对这两个子序列进行排序，然后将两个排序后的子序列合并成一个有序序列。时间复杂度：O(nlogn)空间复杂度：O(n)归并排序以某个元素为基准将待排序序列分成两部分，其中一部分的所有元素都比另一部分的元素要小，然后再按照此方法对这两部分继续划分，最终使整个序列有序。快速排序平均O(nlogn)，最坏O(n^2)O(logn)原理时间复杂度空间复杂度03排序算法的复杂度衡量算法执行时间随输入规模变化的趋势和速度时间复杂度定义根据排序算法的不同，计算基本操作的次数计算方法时间复杂度是评估算法效率的重要指标重要性计算方法计算算法中使用的额外空间，如辅助数组、递归调用栈等定义算法在执行过程中所需用的最大内存空间重要性空间复杂度影响算法的内存使用效率，对于大数据处理尤为重要空间复杂度如果输入数据的顺序不影响排序结果的顺序，则称该排序算法是稳定的定义稳定性排序算法不稳定性排序算法冒泡排序、插入排序、归并排序等快速排序、选择排序等03稳定性0201不稳定性不稳定性排序算法：快速排序、堆排序等稳定性排序算法在某些情况下可能不满足特定的要求，如需要逆序排列等定义：如果输入数据的顺序会影响排序结果的顺序，则称该排序算法是不稳定的04实际应用中的考虑因素数据量适中当数据量适中时，我们可以选择使用通用排序算法，如快速排序、归并排序等，它们具有较好的时间和空间复杂度表现。数据量巨大当数据量巨大时，我们可能需要考虑使用外部排序算法，将数据划分为小块并在外部存储中进行排序，然后再合并。数据量大小当数据分布均匀时，各种排序算法的表现差异不大，我们只需要选择合适的算法即可。数据分布均匀当数据分布不均时，我们可能需要使用特定的排序算法来优化时间复杂度或者空间复杂度，如基数排序、计数排序等。数据分布不均数据分布情况CPU资源当CPU资源充足时，我们只需要关注算法的时间复杂度和空间复杂度。CPU资源紧缺当CPU资源紧缺时，我们可能需要使用一些能够充分利用CPU资源的排序算法，如桶排序、计数排序等。硬件资源限制05Python实现排序算法示例总结词：简单易懂、适合入门详细描述：冒泡排序是一种简单的排序算法，它通过不断比较相邻元素并交换位置来实现排序。Python实现冒泡排序的代码如下defbubble_sort(arr)n=len(arr)foriinrange(n)forjinrange(0,n-i-1)ifarr[j]>arr[j+1]arr[j],arr[j+1]=arr[j+1],arr[j]·总结词：简单易懂、适合入门·详细描述：冒泡排序是一种简单的排序算法，它通过不断比较相邻元素并交换位置来实现排序。Python实现冒泡排序的代码如下·```·defbubble_sort(arr)·n=len(arr)·foriinrange(n)·forjinrange(0,n-i-1)·ifarr[j]>arr[j+1]·arr[j],arr[j+1]=arr[j+1],arr[j]·```冒泡排序的Python实现总结词：简单易懂、易于实现详细描述：选择排序是一种简单直观的排序算法，它每次从未排序的部分选择一个最小（或最大）的元素，放到已排序部分的末尾。Python实现选择排序的代码如下defselection_sort(arr)n=len(arr)foriinrange(n)min_idx=iforjinrange(i+1,n)ifarr[j]<arr[min_idx]min_idx=jarr[i],arr[min_idx]=arr[min_idx],arr[i]·总结词：简单易懂、易于实现·详细描述：选择排序是一种简单直观的排序算法，它每次从未排序的部分选择一个最小（或最大）的元素，放到已排序部分的末尾。Python实现选择排序的代码如下·```·defselection_sort(arr)·n=len(arr)·foriinrange(n)·min_idx=i·forjinrange(i+1,n)·ifarr[j]<arr[min_idx]·min_idx=j·arr[i],arr[min_idx]=arr[min_idx],arr[i]·```选择排序的Python实现总结词：逐步构建有序序列、稳定详细描述：插入排序是一种简单的排序算法，它通过构建有序序列的方式逐步对整个数组进行排序。Python实现插入排序的代码如下definsertion_sort(arr)n=len(arr)foriinrange(1,n)key=arr[i]j=i-1whilej>=0andkey<arr[j]arr[j+1]=arr[j]j-=1arr[j+1]=key·总结词：逐步构建有序序列、稳定·详细描述：插入排序是一种简单的排序算法，它通过构建有序序列的方式逐步对整个数组进行排序。Python实现插入排序的代码如下·```·definsertion_sort(arr)·n=len(arr)·foriinrange(1,n)·key=arr[i]·j=i-1·whilej>=0andkey<arr[j]·arr[j+1]=arr[j]·j-=1·arr[j+1]=key·```插入排序的Python实现总结词：基于插入排序、优化处理详细描述：希尔排序是一种基于插入排序的排序算法，它通过比较相隔一定距离的元素，使得每次比较能够跨越多个元素，从而快速地将数组变得更加有序。Python实现希尔排序的代码如下defshell_sort(arr)n=len(arr)gap=n//2whilegap>0foriinrange(gap,n)temp=arr[i]j=i-gapwhilej>=0andarr[j]>temparr[j+gap]=arr[j]j-=gaparr[j+gap]=tempgap//=2·总结词：基于插入排序、优化处理·详细描述：希尔排序是一种基于插入排序的排序算法，它通过比较相隔一定距离的元素，使得每次比较能够跨越多个元素，从而快速地将数组变得更加有序。Python实现希尔排序的代码如下·```·defshell_sort(arr)·n=len(arr)·gap=n//2·whilegap>0·foriinrange(gap,n)·temp=arr[i]·j=i-gap·whilej>=0andarr[j]>temp·arr[j+gap]=arr[j]·j-=gap·arr[j+gap]=temp·gap//=2·```希尔排序的Python实现总结词：分治思想、稳定排序算法详细描述：归并排序是一种采用分治思想的排序算法，它将待排序数组分成两个子数组，分别进行排序，然后将两个已排序的子数组合并成一个有序数组。Python实现归并排序的代码如下defmerge_sort(arr)iflen(arr)>1mid=len(arr)//2left_arr=arr[:mid]right_arr=arr[mid:]merge_sort(left_arr)merge_sort(right_arr)i=j=k=0whilei<len(left_arr)andj<len(right_arr)ifleft_arr[i]<right_arr[j]arr[k]=left_arr[i]i+=1elsearr[k]=right_arr[j]j+=1k+=1whilei<len(left_arr)arr[k]=left_arr[i]i+=1k+=1whilej<len(right_arr)arr[k]=right_arr[j]j+=1k+=1·总结词：分治思想、稳定排序算法·详细描述：归并排序是一种采用分治思想的排序算法，它将待排序数组分成两个子数组，分别进行排序，然后将两个已排序的子数组合并成一个有序数组。Python实现归并排序的代码如下·```·defmerge_sort(arr)·iflen(arr)>1·mid=len(arr)//2·left_arr=arr[:mid]·right_arr=arr[mid:]·merge_sort(left_arr)·merge_sort(right_arr)·i=j=k=0·whilei<len(left_arr)andj<len(right_arr)·ifleft_arr[i]<right_arr[j