多角度排序課件

2023多角度排序課件CATALOGUE目錄排序概述常見(jiàn)排序算法排序算法的復(fù)雜度實(shí)際應(yīng)用中的考慮因素Python實(shí)現(xiàn)排序算法示例01排序概述排序的定義排序是對(duì)一組數(shù)據(jù)元素按照特定的順序進(jìn)行排列。排序的數(shù)學(xué)定義將一組有限個(gè)數(shù)的數(shù)據(jù)元素按照特定的順序進(jìn)行排列，使得它們按照從小到大（或從大到?。┑捻樞蚺帕小Ｅ判虻亩x按照排序方式分類(lèi)插入排序、冒泡排序、選擇排序、插入排序、歸并排序、快速排序、堆排序、桶排序、計(jì)數(shù)排序、基數(shù)排序等。按照穩(wěn)定性分類(lèi)穩(wěn)定的排序算法和不穩(wěn)定排序算法。按照空間復(fù)雜度分類(lèi)原地排序算法和外部排序算法。排序的分類(lèi)排序的應(yīng)用場(chǎng)景在數(shù)據(jù)庫(kù)中，我們經(jīng)常需要按照一定的條件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，以便快速檢索和管理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)檢索和管理數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)挖掘機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能數(shù)據(jù)分析中需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，以便發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布和規(guī)律。數(shù)據(jù)挖掘中需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，以便發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的關(guān)聯(lián)規(guī)則和潛在信息。機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能中需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，以便訓(xùn)練模型和進(jìn)行分類(lèi)。02常見(jiàn)排序算法冒泡排序原理：逐對(duì)比較相鄰元素，若前一個(gè)比后一個(gè)大，則交換位置，每一輪比較和交換都會(huì)使當(dāng)前最大的數(shù)“冒”到數(shù)列的一端。時(shí)間復(fù)雜度：O(n^2)空間復(fù)雜度：O(1)原理：在未排序序列中找到最?。ù螅┰?，存放到排序序列的起始位置，然后，再?gòu)氖Ｓ辔磁判蛟刂欣^續(xù)尋找最?。ù螅┰?，然后放到已排序序列的末尾。以此類(lèi)推，直到所有元素均排序完畢。時(shí)間復(fù)雜度：O(n^2)空間復(fù)雜度：O(1)選擇排序插入排序原理：將未排序的元素插入到已排序序列的合適位置中，以達(dá)到排序的目的。時(shí)間復(fù)雜度：O(n^2)空間復(fù)雜度：O(1)希爾排序原理：先將整個(gè)待排序的記錄序列分割成為若干子序列（由相隔某個(gè)“增量”的記錄組成的）分別進(jìn)行直接插入排序，然后依次縮減增量再進(jìn)行排序，待整個(gè)序列中的記錄"基本有序"時(shí)，再對(duì)全體記錄進(jìn)行一次直接插入排序。時(shí)間復(fù)雜度：O(nlogn)空間復(fù)雜度：O(1)原理：采用分治法，將待排序序列分成兩個(gè)長(zhǎng)度相等（或相差1）的子序列，分別對(duì)這兩個(gè)子序列進(jìn)行排序，然后將兩個(gè)排序后的子序列合并成一個(gè)有序序列。時(shí)間復(fù)雜度：O(nlogn)空間復(fù)雜度：O(n)歸并排序以某個(gè)元素為基準(zhǔn)將待排序序列分成兩部分，其中一部分的所有元素都比另一部分的元素要小，然后再按照此方法對(duì)這兩部分繼續(xù)劃分，最終使整個(gè)序列有序?？焖倥判蚱骄鵒(nlogn)，最壞O(n^2)O(logn)原理時(shí)間復(fù)雜度空間復(fù)雜度03排序算法的復(fù)雜度衡量算法執(zhí)行時(shí)間隨輸入規(guī)模變化的趨勢(shì)和速度時(shí)間復(fù)雜度定義根據(jù)排序算法的不同，計(jì)算基本操作的次數(shù)計(jì)算方法時(shí)間復(fù)雜度是評(píng)估算法效率的重要指標(biāo)重要性計(jì)算方法計(jì)算算法中使用的額外空間，如輔助數(shù)組、遞歸調(diào)用棧等定義算法在執(zhí)行過(guò)程中所需用的最大內(nèi)存空間重要性空間復(fù)雜度影響算法的內(nèi)存使用效率，對(duì)于大數(shù)據(jù)處理尤為重要空間復(fù)雜度如果輸入數(shù)據(jù)的順序不影響排序結(jié)果的順序，則稱(chēng)該排序算法是穩(wěn)定的定義穩(wěn)定性排序算法不穩(wěn)定性排序算法冒泡排序、插入排序、歸并排序等快速排序、選擇排序等03穩(wěn)定性0201不穩(wěn)定性不穩(wěn)定性排序算法：快速排序、堆排序等穩(wěn)定性排序算法在某些情況下可能不滿足特定的要求，如需要逆序排列等定義：如果輸入數(shù)據(jù)的順序會(huì)影響排序結(jié)果的順序，則稱(chēng)該排序算法是不穩(wěn)定的04實(shí)際應(yīng)用中的考慮因素?cái)?shù)據(jù)量適中當(dāng)數(shù)據(jù)量適中時(shí)，我們可以選擇使用通用排序算法，如快速排序、歸并排序等，它們具有較好的時(shí)間和空間復(fù)雜度表現(xiàn)。數(shù)據(jù)量巨大當(dāng)數(shù)據(jù)量巨大時(shí)，我們可能需要考慮使用外部排序算法，將數(shù)據(jù)劃分為小塊并在外部存儲(chǔ)中進(jìn)行排序，然后再合并。數(shù)據(jù)量大小當(dāng)數(shù)據(jù)分布均勻時(shí)，各種排序算法的表現(xiàn)差異不大，我們只需要選擇合適的算法即可。數(shù)據(jù)分布均勻當(dāng)數(shù)據(jù)分布不均時(shí)，我們可能需要使用特定的排序算法來(lái)優(yōu)化時(shí)間復(fù)雜度或者空間復(fù)雜度，如基數(shù)排序、計(jì)數(shù)排序等。數(shù)據(jù)分布不均數(shù)據(jù)分布情況CPU資源當(dāng)CPU資源充足時(shí)，我們只需要關(guān)注算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。CPU資源緊缺當(dāng)CPU資源緊缺時(shí)，我們可能需要使用一些能夠充分利用CPU資源的排序算法，如桶排序、計(jì)數(shù)排序等。硬件資源限制05Python實(shí)現(xiàn)排序算法示例總結(jié)詞：簡(jiǎn)單易懂、適合入門(mén)詳細(xì)描述：冒泡排序是一種簡(jiǎn)單的排序算法，它通過(guò)不斷比較相鄰元素并交換位置來(lái)實(shí)現(xiàn)排序。Python實(shí)現(xiàn)冒泡排序的代碼如下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]·總結(jié)詞：簡(jiǎn)單易懂、適合入門(mén)·詳細(xì)描述：冒泡排序是一種簡(jiǎn)單的排序算法，它通過(guò)不斷比較相鄰元素并交換位置來(lái)實(shí)現(xiàn)排序。Python實(shí)現(xiàn)冒泡排序的代碼如下·```·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實(shí)現(xiàn)總結(jié)詞：簡(jiǎn)單易懂、易于實(shí)現(xiàn)詳細(xì)描述：選擇排序是一種簡(jiǎn)單直觀的排序算法，它每次從未排序的部分選擇一個(gè)最小（或最大）的元素，放到已排序部分的末尾。Python實(shí)現(xiàn)選擇排序的代碼如下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]·總結(jié)詞：簡(jiǎn)單易懂、易于實(shí)現(xiàn)·詳細(xì)描述：選擇排序是一種簡(jiǎn)單直觀的排序算法，它每次從未排序的部分選擇一個(gè)最小（或最大）的元素，放到已排序部分的末尾。Python實(shí)現(xiàn)選擇排序的代碼如下·```·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]·```選擇排序的Python實(shí)現(xiàn)總結(jié)詞：逐步構(gòu)建有序序列、穩(wěn)定詳細(xì)描述：插入排序是一種簡(jiǎn)單的排序算法，它通過(guò)構(gòu)建有序序列的方式逐步對(duì)整個(gè)數(shù)組進(jìn)行排序。Python實(shí)現(xiàn)插入排序的代碼如下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·總結(jié)詞：逐步構(gòu)建有序序列、穩(wěn)定·詳細(xì)描述：插入排序是一種簡(jiǎn)單的排序算法，它通過(guò)構(gòu)建有序序列的方式逐步對(duì)整個(gè)數(shù)組進(jìn)行排序。Python實(shí)現(xiàn)插入排序的代碼如下·```·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實(shí)現(xiàn)總結(jié)詞：基于插入排序、優(yōu)化處理詳細(xì)描述：希爾排序是一種基于插入排序的排序算法，它通過(guò)比較相隔一定距離的元素，使得每次比較能夠跨越多個(gè)元素，從而快速地將數(shù)組變得更加有序。Python實(shí)現(xiàn)希爾排序的代碼如下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·總結(jié)詞：基于插入排序、優(yōu)化處理·詳細(xì)描述：希爾排序是一種基于插入排序的排序算法，它通過(guò)比較相隔一定距離的元素，使得每次比較能夠跨越多個(gè)元素，從而快速地將數(shù)組變得更加有序。Python實(shí)現(xiàn)希爾排序的代碼如下·```·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·```希爾排序的Python實(shí)現(xiàn)總結(jié)詞：分治思想、穩(wěn)定排序算法詳細(xì)描述：歸并排序是一種采用分治思想的排序算法，它將待排序數(shù)組分成兩個(gè)子數(shù)組，分別進(jìn)行排序，然后將兩個(gè)已排序的子數(shù)組合并成一個(gè)有序數(shù)組。Python實(shí)現(xiàn)歸并排序的代碼如下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·總結(jié)詞：分治思想、穩(wěn)定排序算法·詳細(xì)描述：歸并排序是一種采用分治思想的排序算法，它將待排序數(shù)組分成兩個(gè)子數(shù)組，分別進(jìn)行排序，然后將兩個(gè)已排序的子數(shù)組合并成一個(gè)有序數(shù)組。Python實(shí)現(xiàn)歸并排序的代碼如下·```·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