【唐叔学算法】第22天:唐叔带你轻松理解排序算法-从入门到精通

大家好,我是唐叔,一个在代码世界里摸爬滚打多年的程序员。今天,我要带大家一起走进排序算法的世界,用最通俗易懂的方式,聊聊这些算法是怎么工作的,以及它们在什么场景下最合适。

1. 插入排序:从小到大,一步一个脚印

往期文章:排序算法之插入排序

直接插入排序

唐叔说
想象一下,你手里有一副扑克牌,你想把它们从小到大排好。你会怎么做?最简单的方法就是从第二张牌开始,看看它应该插在前面哪张牌的后面。这就是直接插入排序的核心思想。

适合场景:数据量不大,且基本有序。比如,你手里的扑克牌本来就差不多按顺序排列了。

折半插入排序

唐叔说
在直接插入排序的基础上,我们稍微聪明一点。既然前面的牌已经排好了,那我们就可以用二分查找来快速找到插入的位置,而不是一张一张地比较。

适合场景:数据量稍大,但基本有序。比如,你手里的扑克牌虽然多,但大致顺序已经差不多。

希尔排序

唐叔说
希尔排序就像是一个“分组插入排序”的升级版。我们先把扑克牌分成几组,每组内部先排好序,然后再逐步缩小分组范围,直到最后所有牌都排好。

适合场景:中等规模的数据。比如,你手里的扑克牌虽然多,但通过分组可以更快地排好。

2. 选择排序:每次选一个最小的

往期文章:解密选择排序的双重魅力-直接选择排序与堆排序的Java实现及性能剖析

直接选择排序

唐叔说
选择排序就像是在一堆乱序的扑克牌中,每次找出最小的那张,放到最前面。重复这个过程,直到所有牌都排好。

适合场景:数据量不大,且对稳定性没要求。比如,你手里的扑克牌不多,且不介意牌的顺序是否完全稳定。

堆排序

唐叔说
堆排序利用了“堆”这种数据结构,每次都能快速找到最大或最小的牌。我们先把扑克牌堆成一个大堆,然后每次取出堆顶的牌,放到最后,再调整堆。

适合场景:大规模数据。比如,你手里的扑克牌非常多,需要快速找到最大或最小的牌。

3. 交换排序:让牌“冒泡”到正确的位置

往期文章:交换排序-冒泡排序与快速排序的深度解析及Java实现

冒泡排序

唐叔说
冒泡排序就像是在水里冒泡泡,每次把最大的泡泡(最大的牌)“冒”到最上面。我们通过不断交换相邻的牌,让最大的牌一步步“冒”到正确的位置。

适合场景:数据量不大,且基本有序。比如,你手里的扑克牌不多,且大致顺序已经差不多。

快速排序

唐叔说
快速排序就像是在玩“分组游戏”。我们选一张牌作为“基准”,然后把比它小的牌放到左边,比它大的牌放到右边。接着,对左右两组牌分别进行同样的操作,直到所有牌都排好。

适合场景:大规模数据。比如,你手里的扑克牌非常多,需要快速排序。

4. 归并排序:分而治之,合而有序

往期文章:归并之道-二路归并与多路归并排序的Java实现及性能解析

二路归并排序

唐叔说
归并排序就像是在玩“分组合并”游戏。我们先把扑克牌分成两组,分别排好序,然后再把两组有序的牌合并成一组。

适合场景:大规模数据。比如,你手里的扑克牌非常多,需要稳定排序。

多路归并排序

唐叔说
多路归并排序是二路归并的升级版,我们把扑克牌分成多组,分别排好序,然后再合并。

适合场景:外部排序。比如,你手里的扑克牌非常多,需要分批处理。

5. 非比较排序:不比大小,也能排序

往期文章:超越比较-计数排序、桶排序与基数排序的Java实践及性能剖析

计数排序

唐叔说
计数排序就像是在统计扑克牌中每种牌出现的次数。我们先把每种牌的数量统计出来,然后按顺序放回。

适合场景:整数排序,数据范围已知且较小。比如,你手里的扑克牌都是整数,且范围不大。

桶排序

唐叔说
桶排序就像是在把扑克牌分到不同的桶里,每个桶里的牌再分别排序,最后把所有桶里的牌合并。

适合场景:浮点数或分布均匀的数据。比如,你手里的扑克牌是浮点数,且分布均匀。

基数排序

唐叔说
基数排序就像是在按位数排序。我们先按个位数排序,再按十位数排序,直到所有位数都排好。

适合场景:整数或字符串排序,位数较少。比如,你手里的扑克牌是整数,且位数不多。

总结

算法类型算法名称唐叔的比喻适合场景
插入排序直接插入排序从第二张牌开始,逐个插入已排序部分小规模数据,基本有序
折半插入排序用二分查找快速找到插入位置中等规模数据,基本有序
希尔排序分组插入排序,逐步缩小增量中等规模数据,减少交换次数
选择排序直接选择排序每次选择最小元素插入已排序部分小规模数据,对稳定性无要求
堆排序利用堆结构选择最大或最小元素大规模数据,频繁访问最大或最小值
交换排序冒泡排序相邻元素交换,将最大元素“冒泡”到末尾小规模数据,基本有序
快速排序选择基准元素,分治排序大规模数据,随机数据
归并排序二路归并排序递归分治,合并有序子序列大规模数据,稳定排序
多路归并排序多路分治,合并有序子序列外部排序,大规模数据
非比较排序计数排序统计元素出现次数,按顺序放回整数排序,数据范围已知且较小
桶排序数据分桶,桶内排序,合并浮点数或分布均匀的数据
基数排序按位数排序,从低到高整数或字符串排序,位数较少

通过唐叔的讲解,希望大家能更轻松地理解这些排序算法,并在实际编程中灵活运用。记住,选择合适的算法,就像选择合适的工具一样,能让你的编程之路更加顺畅!

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