你所能用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(二)
先回答幾個留言中的一個問題和我對無損編碼那一節(jié)的一個留言的一個看法,***個是推薦算法書,首先,我不是什么高手和大牛,所以當(dāng)不起“推薦”這個詞。我見過很多人,對于這個問題我覺得很多人都會說出《算法導(dǎo)論》,但是我不完全這么認(rèn)為,我始終認(rèn)為人和人是不一樣的,《算法導(dǎo)論》肯定是一本經(jīng)典的書,但是學(xué)習(xí)知識的目的是要學(xué)懂,比誰的能力大不是比誰看的經(jīng)典書籍多,而是比誰懂得多。所以如果讓我推薦的話,我覺得要分三種情況,***種,你有很深的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),高中特別喜歡做數(shù)學(xué)題,我覺得可以嘗試看看《算法導(dǎo)論》甚至是傳說中的《計算機(jī)程序設(shè)計藝術(shù)》,第二種就是高中并不對數(shù)學(xué)很感興趣,但是大學(xué)確實(shí)很喜歡編程但是對于數(shù)學(xué)看多了覺得頭會昏昏的人,其實(shí)我特別覺得好的是《算法概論》和《算法設(shè)計與分析基礎(chǔ)》,除了這兩本,我覺得看一些《離散數(shù)學(xué)》對于培養(yǎng)算法的基本思維方式真很有幫助,第三種是對于數(shù)學(xué)理解不是那么強(qiáng)的,我覺得不妨看看《編程之美》這類的有實(shí)際例子不會那么抽象的書,培養(yǎng)出興趣,有了興趣,后面只是時間問題了。
第二個是對無損編碼有一個朋友說的這是“時間換空間”,從編程上說確實(shí)是時間換空間,但是這些一般都是在有實(shí)際應(yīng)用背景下的,比如我的所謂研究方向是“可逆水印”,這個玩意兒必須要靠無損編碼做前期處理,所以這個看法是正確的,但是卻不是最需要考慮的,因?yàn)檫@個有應(yīng)用背景。
好了,開始這次的內(nèi)容,不同于很多數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)先從列表和堆棧說起,我先幾個和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)結(jié)合不太強(qiáng)的排序算法開始,因?yàn)槲矣X得在學(xué)這一系列之前對算法的效率建立一個認(rèn)識是必要的。
二、從幾種“屌絲”的排序算法開始
先介紹幾種簡單的時間效率是O(N*N)的排序算法,雖然這些排序算法比較初級,但是任何高級的東西都是從初級的東西演化推理出來的,不學(xué)小學(xué)的123你也不可能學(xué)會高數(shù)的微積分。所以說這些算法雖然“屌絲”,但是沒有這些“屌絲”哪來的“高帥富”?可以證明的出來,通過交換的排序算法效率最快只能到O(N*logN)。
除了上面的這個,我還想強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是在有的書里面提到的排序算法是否是穩(wěn)定的這個概念,所謂有序就是說待排序數(shù)列中相等的值在經(jīng)過排序算法之后是否會交換位置,比如一組數(shù)據(jù)(2,0,2),在排序之后自然是(0,2,2),如果這個排序算法是穩(wěn)定的,那么(0,2,2)中***個出現(xiàn)的2應(yīng)該是(2,0,2)中的***個2,也就是待排序數(shù)列中的兩個2的相對位置不會發(fā)生交換。關(guān)于穩(wěn)定的定義可以參看百度的這個http://baike.baidu.com/view/547325.htm?fromTaglist 這個看似不起眼的知識點(diǎn)就是昨天微軟校園招聘倒數(shù)第二題的考點(diǎn),不得不說大公司出的題目牛逼。
選擇排序是最為符合人類自然思維的一種排序方式,不斷找到數(shù)列中的最小值,將其放在目前最小的位置上,簡單方便快捷,不得不說是最“屌絲”的排序算法,沒有什么特殊的技巧,完全靠兩個循環(huán),代碼如下所示:
- void SelectionSort(int a[],int length)
- {
- for(int i=0;i<length;i++)
- {
- cout<<"Sort time number "<<(i+1)<<":";
- int min=i;
- int j=i;
- for(;j<length;j++)
- {
- if(a[min]>a[j])
- min=j;
- }
- int tmp=a[min];
- a[min]=a[i];
- a[i]=tmp;
- for(int k=0;k<length;k++)
- cout<<a[k]<<" ";
- cout<<endl;
- }
- }
運(yùn)行結(jié)果如下所示:
從結(jié)果中可以看到,***輪排序中,最小的元素3被安排在了***個位置上,第二輪5被安排在次小的位置上,以此類推。選擇排序算法是不是穩(wěn)定的呢?選擇排序明顯不是有序的,就像連接里面寫的那樣,因?yàn)槟阍诮粨Q的過程中,如果出現(xiàn)相同的元素,無法保證交換的過程中元素被交換的位置是否在第二次出現(xiàn)該元素之后。
接下來當(dāng)然是冒泡排序,這種排序算法通過不斷比較相鄰兩個數(shù)的大小并交換位置來達(dá)到排序的目的,這種算法比較符合人類的自然思維,這樣就自然需要兩個循環(huán),***個循環(huán)是遍歷整個數(shù)組,第二個循環(huán)是不停地未排序的數(shù)列中兩個相鄰的元素,每一輪之后,***的元素都可以排在目前***的位置(當(dāng)然這取決于你的比較部分的代碼是如何寫的),所以這個算法也很容易寫出來。
- void bubble(int a[],int length)
- {
- int temp=0;
- for(int j=0;j<length;j++)
- {
- cout<<"Sort time number "<<(j+1)<<":";
- for (int i=0;i<length-1;i++)
- if (a[i]>a[i+1])
- {
- temp=a[i];
- a[i]=a[i+1];
- a[i+1]=temp;
- }
- for(int k=0;k<length;k++)
- cout<<a[k]<<" ";
- cout<<endl;
- }
- }
其結(jié)果如下圖所示:
這個簡單的排序算法卻反應(yīng)出了排序算法的一個最初級的思路就是比較和交換,別小看任何不起眼的概念,因?yàn)楹竺娲笈儗τ谂判蛩惴ǖ母倪M(jìn)就是通過相近辦法減少比較和交換,或者是不做相鄰元素的比較。可以看到每一趟排序之后,當(dāng)前***的元素都到了當(dāng)前***的位置上,冒泡排序算法是穩(wěn)定的排序算法,但是前提是你不會在比較的過程中使用<=或者>=這種符號,交換兩個相等的元素是沒有意義的,加上算法一般是到大數(shù)據(jù)集中才顯示出作用,這些環(huán)境下一個重要的因子就是要快,這種交換會無謂的增大程序的開銷,所以一般在排序算法中不會用到=的交換,你也就不用鉆牛角尖的說排序算法的穩(wěn)定性會取決于用于比較的符號。
除了冒泡排序,插入排序我覺得是***人的排序自然思維方式的拓展,這個算法的思想基本就是不停地排出有序的數(shù)列,比如10個數(shù),先將前兩個數(shù)的順序排好,再看第三個數(shù),然后將這三個數(shù)排好,不斷吸收元素,不斷的排序,這樣會保持了待排序數(shù)列的相對穩(wěn)定性,也保持了算法排序的穩(wěn)定性。其實(shí)現(xiàn)代碼如下:
- void InsertSort(int numbers[],int array_size)
- {
- int j;
- for(int p=1;p<array_size;p++)
- {
- cout<<"Sort time number "<<p<<":";
- int tmp=numbers[p];
- for(j=p;j>0&&tmp<numbers[j-1];j--)
- {
- numbers[j]=numbers[j-1];
- }
- numbers[j]=tmp;
- for(int k=0;k<array_size;k++)
- cout<<numbers[k]<<" ";
- cout<<endl;
- }
- }
實(shí)現(xiàn)結(jié)果如下圖所示:
可以看到這種排序算法,吸收,排序的特點(diǎn),最開始是兩個元素的數(shù)組編程有序的,第二次是3個元素變成的,如此往復(fù)。
這三種最簡單的排序算法是排序算法的入門,如果想測試其效率,可以使用我上一節(jié)的代碼,這里我還要說一句的是,我寫的這三段代碼參數(shù)的命名都是不一樣的,這是因?yàn)槲沂呛脦滋鞂懙模@也反過來說明了在軟件開發(fā)中有一個規(guī)范的重要性,試想如果是很多人一起開發(fā)軟件,一樣的參數(shù)意思,你今天想到用著表示,明天想到用那個表示,對于別人這是一種莫大的痛苦。
原文鏈接:http://www.cnblogs.com/ZXYloveFR/archive/2012/09/23/2698563.html
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