快速排序、冒泡排序、选择排序和归并排序是常用的排序算法,它们的区别如下:
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快速排序:是一种分治算法,通过选取一个基准元素,将数组分为两部分,一部分小于基准元素,另一部分大于基准元素,然后对这两部分分别进行快速排序。时间复杂度为O(nlogn),空间复杂度为O(logn)。
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冒泡排序:是一种简单的排序算法,通过相邻元素之间的比较和交换,使得每一趟循环都能将最大(或最小)的元素放到正确的位置。时间复杂度为O(n^2),空间复杂度为O(1)。
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选择排序:是一种简单直观的排序算法,每次从未排序的元素中找出最小(或最大)的元素,将其放到已排序序列的末尾。时间复杂度为O(n^2),空间复杂度为O(1)。
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归并排序:是一种分治算法,将数组分成两半,分别进行排序,然后将两个有序数组合并成一个有序数组。时间复杂度为O(nlogn),空间复杂度为O(n)。
优缺点:
- 快速排序:优点是平均时间复杂度高,适用于大规模数据;缺点是递归深度可能导致栈溢出。
- 冒泡排序:优点是实现简单,适用于小规模数据;缺点是时间复杂度高,不适用于大规模数据。
- 选择排序:优点是实现简单,适用于小规模数据;缺点是时间复杂度高,不适用于大规模数据。
- 归并排序:优点是时间复杂度高,适用于大规模数据;缺点是空间复杂度高,需要额外的存储空间。
Java代码案例分析:
// 快速排序
public class QuickSort {
public static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {
if (low < high) {
int pivot = partition(arr, low, high);
quickSort(arr, low, pivot - 1);
quickSort(arr, pivot + 1, high);
}
}
private static int partition(int[] arr, int low, int high) {
int pivot = arr[low];
while (low < high) {
while (low < high && arr[high] >= pivot) {
high--;
}
arr[low] = arr[high];
while (low < high && arr[low] <= pivot) {
low++;
}
arr[high] = arr[low];
}
arr[low] = pivot;
return low;
}
}
// 冒泡排序
public class BubbleSort {
public static void bubbleSort(int[] arr) {
for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
}
}
}
}
}
// 选择排序
public class SelectionSort {
public static void selectionSort(int[] arr) {
for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
int minIndex = i;
for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
if (arr[j] < arr[minIndex]) {
minIndex = j;
}
}
if (minIndex != i) {
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[minIndex];
arr[minIndex] = temp;
}
}
}
}
// 归并排序
public class MergeSort {
public static void mergeSort(int[] arr, int left, int right) {
if (left < right) {
int mid = (left + right) / 2;
mergeSort(arr, left, mid);
mergeSort(arr, mid + 1, right);
merge(arr, left, mid, right);
}
}
private static void merge(int[] arr, int left, int mid, int right) {
int[] temp = new int[right - left + 1];
int i = left, j = mid + 1, k = 0;
while (i <= mid && j <= right) {
if (arr[i] <= arr[j]) {
temp[k++] = arr[i++];
} else {
temp[k++] = arr[j++];
}
}
while (i <= mid) {
temp[k++] = arr[i++];
}
while (j <= right) {
temp[k++] = arr[j++];
}
for (int p = 0; p < temp.length; p++) {
arr[left + p] = temp[p];
}
}
}