復雜度為log2n的排序演算法

A. 幾種排序的時間復雜度排序

從時間復雜度看，所有內部排序方法可以分為兩類。
1.插入排序 選擇排序 起泡排序
其時間復雜度為O(n2)；
2.堆排序 快速排序 歸並排序
其時間復雜度為O(nlog2n)。
這是就平均情況而言的，如果從最好的情況考慮，
則插入排序和起泡排序的時間復雜度最好，為O(n)，
而其他演算法的最好情況同平均情況大致相同。
如果從最壞的情況考慮，快速排序的時間復雜度為O(n2)，插入排序和起泡排序雖然同平均情況相同，但系數大約增加一倍，運行速度降低一半，而選擇排序、堆排序和歸並排序則影響不大。

B. 快速排序演算法（free pascal)詳解，不要源程序，時間復雜度n（logn）；謝了//

快速排序是對冒泡排序的一種改進。它的基本思想是：通過一躺排序將要排序的數據分割成獨立的兩部分，其中一部分的所有數據都比另外一不部分的所有數據都要小，然後再按次方法對這兩部分數據分別進行快速排序，整個排序過程可以遞歸進行，以此達到整個數據變成有序序列。

假設要排序的數組是A[1]……A[N]，首先任意選取一個數據（通常選用第一個數據）作為關鍵數據，然後將所有比它的數都放到它前面，所有比它大的數都放到它後面，這個過程稱為一躺快速排序。一躺快速排序的演算法是：

1）、設置兩個變數I、J，排序開始的時候I：=1，J：=N；

2）以第一個數組元素作為關鍵數據，賦值給X，即X：=A[1]；

3）、從J開始向前搜索，即由後開始向前搜索（J：=J-1），找到第一個小於X的值，兩者交換；

4）、從I開始向後搜索，即由前開始向後搜索（I：=I+1），找到第一個大於X的值，兩者交換；

5）、重復第3、4步，直到I>j；

詳細過程舉例如下：
原序： [26 5 37 1 61 11 59 15 48 19]
一： [19 5 15 1 11] 26 [59 61 48 37]
二： [11 5 15 1] 19 26 [59 61 48 37]
三： [1 5] 11 [15] 19 26 [59 61 48 37]
四： 1 5 11 [15] 19 26 [59 61 48 37]
五： 1 5 11 15 19 26 [59 61 48 37]
六： 1 5 11 15 19 26 [37 48] 59 [61]
七： 1 5 11 15 19 26 37 48 59 [61]
八： 1 5 11 15 19 26 37 48 59 61

快速排序法是所有排序方法中速度最快、效率最高的方法。程序如下：
var a:array[0..10] of integer；
n:integer;
procere qsort(l,r:longint);{r，l表示集合的左右邊界，即把第r到第l個數進行排序}
var i,j,m:longint;
begin
m:=a[l];{標准數}
i:=l; {I，J為指針}
j:=r;
repeat
while a[i]<m do inc(i);
while a[j]>m do dec(j);
if i<=j then begin
a[0]:=a[i];
a[i]:=a[j];
a[j]:=a[0];
inc(i);
dec(j);
end;
until i>j;
if l<j then qsort(l,j); {如果集合中不止一個數則進入下一層遞歸，l，J為新邊界}
if i<rthen qsort(i,r); {如果集合中不止一個數則進入下一層遞歸，i，r為新邊界}
end;
begin
for n:=1 to 10 do read(a[n]);
qsort(1,10);
for n:=1 to 10 do write(a[n]:4);
end.

C. 設序列長度為n,在最壞的情況下,時間復雜度為O(log2n)的演算法是什麼

二分法

二分法的基本思想如下：
假設數據是按升序排序的，對於給定值x，從序列的中間位置開始比較，如果當前位置值等於x，則查找成功；若x小於當前位置值，則在數列的前半段中查找；若x大於當前位置值則在數列的後半段中繼續查找，直到找到為止。
由於是數組是預先排序好的，所以可以採用折半查詢的方式，每次拋掉待查詢部分的一半
這樣，長度為N的數組，只需要log2N次查詢即可，2是對數的底。
例如，長度為7的數組，最多隻需要3次就可以找到
O(log2n)只是表示是log2N同一數量級，因為有個取整的問題，而且也有可能在查詢過程中就已經找到（也就是某個折半查詢點正好是待查詢數據），這樣O(log2n)就是一個上限

D. 排序演算法的復雜度

由於程序比較簡單，所以沒有加什麼注釋。所有的程序都給出了完整的運行代碼，並在我的VC環境
下運行通過。因為沒有涉及MFC和WINDOWS的內容，所以在BORLAND C++的平台上應該也不會有什麼
問題的。在代碼的後面給出了運行過程示意，希望對理解有幫助。 這是最原始，也是眾所周知的最慢的演算法了。他的名字的由來因為它的工作看來象是冒泡： #include<iostream>usingnamespacestd;voidBubbleSort(int*pData,intCount){intiTemp;for(inti=0;i<Count;i++){for(intj=Count-1;j>i;j--){if(pData[j]<pData[j-1]){iTemp=pData[j-1];pData[j-1]=pData[j];pData[j]=iTemp;}}}}voidmain(){intdata[7]={10,9,8,7,6,5,4};BubbleSort(data,7）;for(inti=0;i<7;i++){cout<<data[i]<<;}cout<<endl;system(PAUSE);}倒序（最糟情況)
第一輪：10，9，8，7->10，9，7，8->10，7，9，8->7，10，9，8（交換3次)
第二輪：7，10，9，8->7，10，8，9->7，8，10，9（交換2次)
第一輪：7，8，10，9->7，8，9，10（交換1次)
循環次數：6次
交換次數：6次
其他：
第一輪：8，10，7，9->8，10，7，9->8，7，10，9->7，8，10，9（交換2次)
第二輪：7，8，10，9->7，8，9，10->7，8，10，9（交換1次)
（這是原撰寫人的--7，8，10，9->7，8，10，9->7，8，10，9（交換0次)，第二輪應該是這樣的）
第三輪：7，8，9，10->7，8，9，10（交換1次)
循環次數：6次
交換次數：3次
上面我們給出了程序段，現在我們分析它：這里，影響我們演算法性能的主要部分是循環和交換，
顯然，次數越多，性能就越差。從上面的程序我們可以看出循環的次數是固定的，為1+2+...+n-1。
寫成公式就是1/2*(n-1）*n。
現在注意，我們給出O方法的定義：
若存在一常量K和起點n0，使當n>=n0時，有f(n)<=K*g(n)，則f(n) = O(g(n))。（呵呵，不要說沒學好數學呀，對於編程數學是非常重要的！！！）
現在我們來看1/2*(n-1）*n，當K=1/2，n0=1，g(n)=n*n時，1/2*(n-1）*n<=1/2*n*n=K*g(n)。所以f(n)
=O(g(n))=O(n*n)。所以我們程序循環的復雜度為O(n*n)。
再看交換。從程序後面所跟的表可以看到，兩種情況的循環相同，交換不同。其實交換本身同數據源的
有序程度有極大的關系，當數據處於倒序的情況時，交換次數同循環一樣（每次循環判斷都會交換），
復雜度為O(n*n)。當數據為正序，將不會有交換。復雜度為O(0)。亂序時處於中間狀態。正是由於這樣的
原因，我們通常都是通過循環次數來對比演算法。 交換法的程序最清晰簡單，每次用當前的元素一一的同其後的元素比較並交換。 #include<iostream.h>voidExchangeSort(int*pData，intCount){intiTemp;for(inti=0;i<Count-1;i++){//共（count-1）輪，每輪得到一個最小值for(intj=i+1;j<Count;j++){//每次從剩下的數字中尋找最小值，於當前最小值相比，如果小則交換if(pData[j]<pData[i]){iTemp=pData[i];pData[i]=pData[j];pData[j]=iTemp;}}}}voidmain(){intdata[]={10,9,8,7,6,5,4};ExchangeSort(data,sizeof(data)/sizeof(int));for(inti=0;i<sizeof(data)/sizeof(int);i++){cout<<data[i]<<;}cout<<endl;system(PAUSE);}第一輪： 9，10，8，7->8，10，9，7->7，10，9，8（交換3次)
第二輪：7，10，9，8->7，9，10，8->7，8，10，9（交換2次)
第一輪：7，8，10，9->7，8，9，10（交換1次)
循環次數：6次
交換次數：6次
其他：
第一輪：8，10，7，9->8，10，7，9->7，10，8，9->7，10，8，9（交換1次)
第二輪：7，10，8，9->7，8，10，9->7，8，10，9（交換1次)
第一輪：7，8，10，9->7，8，9，10（交換1次)
循環次數：6次
交換次數：3次
從運行的表格來看，交換幾乎和冒泡一樣糟。事實確實如此。循環次數和冒泡一樣
也是1/2*(n-1）*n，所以演算法的復雜度仍然是O(n*n)。由於我們無法給出所有的情況，所以
只能直接告訴大家他們在交換上面也是一樣的糟糕（在某些情況下稍好，在某些情況下稍差）。 現在我們終於可以看到一點希望：選擇法，這種方法提高了一點性能（某些情況下）
這種方法類似我們人為的排序習慣：從數據中選擇最小的同第一個值交換，在從剩下的部分中
選擇最小的與第二個交換，這樣往復下去。 #include<iostream.h>voidSelectSort(int*pData，intCount){intiTemp;intiPos;for(inti=0;i<Count-1;i++){iTemp=pData[i];iPos=i;for(intj=i+1;j<Count;j++){if(pData[j]<iTemp){iTemp=pData[j];iPos=j;}}pData[iPos]=pData[i];pData[i]=iTemp;}}voidmain(){intdata[]={10，9，8，7，6，5，4};SelectSort(data，7）;for(inti=0;i<7;i++)cout<<data[i]<<;cout<< ;}倒序（最糟情況)
第一輪：10，9，8，7->(iTemp=9）10，9，8，7->(iTemp=8）10，9，8，7->(iTemp=7）7，9，8，10（交換1次)
第二輪：7，9，8，10->7，9，8，10(iTemp=8）->(iTemp=8）7，8，9，10（交換1次)
第一輪：7，8，9，10->(iTemp=9）7，8，9，10（交換0次)
循環次數：6次
交換次數：2次
其他：
第一輪：8，10，7，9->(iTemp=8）8，10，7，9->(iTemp=7）8，10，7，9->(iTemp=7）7，10，8，9（交換1次)
第二輪：7，10，8，9->(iTemp=8）7，10，8，9->(iTemp=8）7，8，10，9（交換1次)
第一輪：7，8，10，9->(iTemp=9）7，8，9，10（交換1次)
循環次數：6次
交換次數：3次
遺憾的是演算法需要的循環次數依然是1/2*(n-1）*n。所以演算法復雜度為O(n*n)。
我們來看他的交換。由於每次外層循環只產生一次交換（只有一個最小值）。所以f(n)<=n
所以我們有f(n)=O(n)。所以，在數據較亂的時候，可以減少一定的交換次數。 插入法較為復雜，它的基本工作原理是抽出牌，在前面的牌中尋找相應的位置插入，然後繼續下一張 #include<iostream.h>voidInsertSort(int*pData，intCount){intiTemp;intiPos;for(inti=1;i<Count;i++){iTemp=pData[i];//保存要插入的數iPos=i-1;//被插入的數組數字個數while((iPos>=0)&&(iTemp<pData[iPos])){//從最後一個（最大數字）開始對比，大於它的數字往後移位pData[iPos+1]=pData[iPos];iPos--;}pData[iPos+1]=iTemp;//插入數字的位置}}voidmain(){intdata[]={10，9，8，7，6，5，4};InsertSort(data，7);for(inti=0;i<7;i++)cout<<data<<;cout<< ;}其他：
第一輪：8，10，7，9->8，10，7，9(交換0次)(循環1次)
第二輪：9，10，8，7->8，9，10，7（交換1次)（循環2次)
第一輪：8，9，10，7->7，8，9，10（交換1次)（循環3次)
循環次數：6次
交換次數：3次
其他：
第一輪：8，10，7，9->8，10，7，9（交換0次)（循環1次)
第二輪：8，10，7，9->7，8，10，9（交換1次)（循環2次)
第一輪：7，8，10，9->7，8，9，10（交換1次)（循環1次)
循環次數：4次
交換次數：2次
上面結尾的行為分析事實上造成了一種假象，讓我們認為這種演算法是簡單演算法中最好的，其實不是，
因為其循環次數雖然並不固定，我們仍可以使用O方法。從上面的結果可以看出，循環的次數f(n)<=
1/2*n*(n-1）<=1/2*n*n。所以其復雜度仍為O(n*n)（這里說明一下，其實如果不是為了展示這些簡單
排序的不同，交換次數仍然可以這樣推導）。現在看交換，從外觀上看，交換次數是O(n)（推導類似
選擇法），但我們每次要進行與內層循環相同次數的『=』操作。正常的一次交換我們需要三次『=』
而這里顯然多了一些，所以我們浪費了時間。
最終，我個人認為，在簡單排序演算法中，選擇法是最好的。 高級排序演算法中我們將只介紹這一種，同時也是目前我所知道（我看過的資料中）的最快的。
它的工作看起來仍然象一個二叉樹。首先我們選擇一個中間值middle程序中我們使用數組中間值，然後
把比它小的放在左邊，大的放在右邊（具體的實現是從兩邊找，找到一對後交換）。然後對兩邊分別使
用這個過程（最容易的方法——遞歸）。
1.快速排序：//這段代碼編譯可以通過，一運行就出錯，內部的細節有些問題，我還沒找到解決方法。 #include<iostream.h>voidrun(int*pData，intleft，intright){inti，j;intmiddle，iTemp;i=left;j=right;middle=pData[left];do{while((pData[i]<middle)&&(i<right))//從左掃描大於中值的數i++；while((pData[j]>middle)&&(j>left))//從右掃描大於中值的數j--;if(i<=j)//找到了一對值{//交換iTemp=pData[i];pData[i]=pData[j];pData[j]=iTemp;i++;j--;}}while(i<=j);//如果兩邊掃描的下標交錯，就停止（完成一次）//當左邊部分有值（left<j)，遞歸左半邊if(left<j)run(pData，left，j);//當右邊部分有值（right>i)，遞歸右半邊if(right>i)run(pData，i，right);}voidQuickSort(int*pData，intCount){run(pData，0，Count-1）;}voidmain(){intdata[]={10，9，8，7，6，5，4};QuickSort(data，7）;for(inti=0;i<7;i++)cout<<data[i]<<;//原作者此處代碼有誤，輸出因為date[i],date數組名輸出的是地址cout<< ;}這里我沒有給出行為的分析，因為這個很簡單，我們直接來分析演算法：首先我們考慮最理想的情況
1.數組的大小是2的冪，這樣分下去始終可以被2整除。假設為2的k次方，即k=log2(n)。
2.每次我們選擇的值剛好是中間值，這樣，數組才可以被等分。
第一層遞歸，循環n次，第二層循環2*(n/2）......
所以共有n+2(n/2）+4(n/4）+...+n*(n/n) = n+n+n+...+n=k*n=log2(n)*n
所以演算法復雜度為O(log2(n)*n)
其他的情況只會比這種情況差，最差的情況是每次選擇到的middle都是最小值或最大值，那麼他將變
成交換法（由於使用了遞歸，情況更糟）。但是你認為這種情況發生的幾率有多大？？呵呵，你完全
不必擔心這個問題。實踐證明，大多數的情況，快速排序總是最好的。
如果你擔心這個問題，你可以使用堆排序，這是一種不穩定的O(log2(n)*n)演算法，但是通常情況下速度要慢
於快速排序（因為要重組堆）。 雙向冒泡
通常的冒泡是單向的，而這里是雙向的，也就是說還要進行反向的工作。 #include<iostream.h>inlinevoidexchange(int*a,int*b){inttemp;temp=*a;*a=*b;*b=temp;}voidbubblesort(int*array,intnum){inti,j,k,flag=0;for(i=0;i<num;i++){printf(%d,array[i]);}printf( );for(i=0;i<num;i++){//所有數的個數為num個flag=0;for(j=i;j<num-i-1;j++){//每循環一次最底端的數的順序都會排好，所以初始時j=i;if(array[j]>array[j+1]){exchange(&array[j],&array[j+1]);flag=1;}}for(k=num-1-i-1;k>i;k--){//每循環一次最頂端的數據的順序也會排好，所以初始時k=num-i-2if(array[k]<array[k-1]){exchange(&array[k],&array[k-1]);flag=1;}}if(flag==0){//如果flag未發生改變則說明未發生數據交換，則排序完成return;}}}voidmain(){intdata[]={10，9，8，7，6，5，4，3，2，1，-10，-1};bubblesort(data，12）;for(inti=0;i<12;i++)cout<<data<<;cout<< ;} 這個程序我想就沒有分析的必要了，大家看一下就可以了。不明白可以在論壇上問。
MyData.h文件
///////////////////////////////////////////////////////
class CMyData
{
public:
CMyData(int Index，char* strData);
CMyData();
virtual ~CMyData();
int m_iIndex;
int GetDataSize(){ return m_iDataSize; };
const char* GetData(){ return m_strDatamember; };
//這里重載了操作符：
CMyData& operator =(CMyData &SrcData);
bool operator <(CMyData& data );
bool operator >(CMyData& data );
private:
char* m_strDatamember;
int m_iDataSize;
};
////////////////////////////////////////////////////////
MyData.cpp文件
////////////////////////////////////////////////////////
CMyData::CMyData():
m_iIndex(0)，
m_iDataSize(0)，
m_strDatamember(NULL)
{
}
CMyData::~CMyData()
{
if(m_strDatamember != NULL)
delete[] m_strDatamember;
m_strDatamember = NULL;
}
CMyData::CMyData(int Index，char* strData):
m_iIndex(Index)，
m_iDataSize(0)，
m_strDatamember(NULL)
{
m_iDataSize = strlen(strData);
m_strDatamember = new char[m_iDataSize+1];
strcpy(m_strDatamember，strData);
}
CMyData& CMyData::operator =(CMyData &SrcData)
{
m_iIndex = SrcData.m_iIndex;
m_iDataSize = SrcData.GetDataSize();
m_strDatamember = new char[m_iDataSize+1];
strcpy(m_strDatamember，SrcData.GetData());
return *this;
}
bool CMyData::operator <(CMyData& data )
{
return m_iIndex<data.m_iIndex;
}
bool CMyData::operator >(CMyData& data )
{
return m_iIndex>data.m_iIndex;
}
///////////////////////////////////////////////////////////
//////////////////////////////////////////////////////////
//主程序部分
#include <iostream.h>
#include MyData.h
template <class T>
void run(T* pData，int left，int right)
{
int i，j;
T middle，iTemp;
i = left;
j = right;
//下面的比較都調用我們重載的操作符函數
middle = pData[(left+right)/2]; //求中間值
do{
while((pData<middle) && (i<right))//從左掃描大於中值的數
i++；
while((pData[j]>middle) && (j>left))//從右掃描大於中值的數
j--;
if(i<=j)//找到了一對值
{
//交換
iTemp = pData;
pData = pData[j];
pData[j] = iTemp;
i++;
j--;
}
}while(i<=j);//如果兩邊掃描的下標交錯，就停止（完成一次）
//當左邊部分有值（left<j)，遞歸左半邊
if(left<j)
run(pData，left，j);
//當右邊部分有值（right>i)，遞歸右半邊
if(right>i)
run(pData，i，right);
}
template <class T>
void QuickSort(T* pData，int Count)
{
run(pData，0，Count-1）;
}
void main()
{
CMyData data[] = {
CMyData（8，xulion)，
CMyData（7，sanzoo)，
CMyData（6，wangjun)，
CMyData（5，VCKBASE)，
CMyData（4，jacky2000)，
CMyData（3，cwally)，
CMyData（2，VCUSER)，
CMyData（1，isdong)
};
QuickSort(data，8）;
for (int i=0;i<8;i++)
cout<<data.m_iIndex<< <<data.GetData()<< ;
cout<< ;

E. 數組排序的最少時間復雜度O(nlog2n)怎麼計算的

for(int j=1; j<=n; j*=2)

這個循環最終執行的次數假設為x，則x次的時候j=2^x 。

當j>n時停止執行，於是2^x>n ，則可以認為該循環一共執行了log2(n)次。

所以該循環的時間復雜度為o(log2(n))，簡記為o(log n) ，忽略掉2的底數。

F. 原地歸並排序時間復雜度

原地歸並排序時間復雜度為O（nlog2n).
一般在提到Merge Sort時，大家都很自然地想到Divide-and-Conqure, O(n lgn)的時間復雜度以及額外的O(n)空間。O(n)的extra space似乎成了Merge Sort最明顯的缺點，但實際上這一點是完全可以克服的，也就是說，我們完全可以實現O(n lgn) time 以及 O(1) space 的Merge Sort。對於這種不用額外空間(即常數大小的額外空間)的演算法，有一個通用的名字叫做In-place Algorithms，因此我們稱該歸並演算法為in-place merge sort，也就是原地歸並排序。

G. C 語言快速排序最好情況時間復雜度為什麼是 nlog2n (菜鳥在線)

快速排序最好的情況是每次把上一次的數組平均分成兩個子數組。設數組總數一共為n，如果把這n個數每次分成2半最後每個數組只包含一個元素，假設要分k次，則2的k次方=n，解得k=log2 n（log以2為底對n取對數）.也就是說要分log2 n次，而每次都是處理n個數據。所以總的時間復雜度為O（n*log2 n）。

H. 演算法的時間復雜度

時間復雜度的表示: O(執行次數)

一個有序的元素列表查找某個元素可以用二分查找，每次取中間元素進行比較大小，直到相等。因為每次不符合時總會排除一半的元素 ，所以查找的次數為log2n，那麼時間復雜度為O(log2n)。如果是一個無序的元素列表，查找從位置0開始，那麼簡單查找的次數為n，那麼時間復雜度為O(n)。

除此之外快速排序為O(n*log2n)，選擇排序為O(n*n)。

旅行演算法就是n個旅行地點，你可從某個地方出發到餘下某下一個地點，走完所有地點。從最開始時走有n個地點可以選擇，接下來再走就有n-1個地點可以選擇，這樣直到只有一個地點可以選擇。那麼所有你可走的路徑就是一個階乘，選擇復雜度為O( n!)。

關於數組和鏈表的操作。先說數組，因為你有了元素的索引，可以隨機訪問，你就能快速找到這個元素，而且所有元素的讀取都是一樣的步驟，所以讀取時間復雜度為O(1)，數組的插入和刪除的時間復雜度為O(n)，因為要移動元素。鏈表的特性是每個都存儲了下一個元素的地址，只能順序訪問。那麼讀取插入刪除的時間復雜度分別是O(n)、O(1)、O(1)。

I. 誰能給一個時間復雜度是O(log2n)的演算法，謝謝。

（1）時間頻度

一個演算法執行所耗費的時間，從理論上是不能算出來的，必須上機運行測試才能知道。但我們不可能也沒有必要對每個演算法都上機測試，只需知道哪個演算法花費的時間多，哪個演算法花費的時間少就可以了。並且一個演算法花費的時間與演算法中語句的執行次數成正比例，哪個演算法中語句執行次數多，它花費時間就多。一個演算法中的語句執行次數稱為語句頻度或時間頻度。記為T(n)。

（2）時間復雜度

在剛才提到的時間頻度中，n稱為問題的規模，當n不斷變化時，時間頻度T(n)也會不斷變化。但有時我們想知道它變化時呈現什麼規律。為此，我們引入時間復雜度概念。

一般情況下，演算法中基本操作重復執行的次數是問題規模n的某個函數，用T(n)表示，若有某個輔助函數f(n),使得當n趨近於無窮大時，T（n)/f(n)的極限值為不等於零的常數，則稱f(n)是T(n)的同數量級函數。記作T(n)=Ｏ(f(n)),稱Ｏ(f(n)) 為演算法的漸進時間復雜度，簡稱時間復雜度。

在各種不同演算法中，若演算法中語句執行次數為一個常數，則時間復雜度為O(1),另外，在時間頻度不相同時，時間復雜度有可能相同，如T(n)=n2+3n+4與T(n)=4n2+2n+1它們的頻度不同，但時間復雜度相同，都為O(n2)。

按數量級遞增排列，常見的時間復雜度有：

常數階O(1),對數階O(log(2)n),線性階O(n),

線性對數階O(nlog(2)n),平方階O(n^2)，立方階O(n^3),...，

k次方階O(n^k),指數階O(2^n)。隨著問題規模n的不斷增大，上述時間復雜度不斷增大，演算法的執行效率越低。