Go实现十大排序算法

Olivia的小跟班 Lv3
  2023-01-02 15:03:32 2023-01-02 15:03:32 创建   2023-05-27 04:01:14 2023-05-27 04:01:14 更新      

题记

排序算法是《数据结构与算法》中最基本的算法之一。

排序算法可以分为内部排序和外部排序，内部排序是数据记录在内存中进行排序，而外部排序是因排序的数据很大，一次不能容纳全部的排序记录，在排序过程中需要访问外存。常见的内部排序算法有：插入排序、希尔排序、选择排序、冒泡排序、归并排序、快速排序、堆排序、基数排序等。

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1.冒泡排序

比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。

对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。这步做完后，最后的元素会是最大的数。

针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。

持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。

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package main

import "fmt"

func main() {
	var arr []int
	arr = []int{1, 9, 7, 8, 4, 5, 6, 2, 1, 0}
	arr = Bubblesort(arr)
	fmt.Println(arr)
}

func Bubblesort(arr []int) []int {
	length := len(arr)
	for i := 0; i < length; i++ {
		for j := 0; j < length-1-i; j++ {
			if arr[j] > arr[j+1] {
				arr[j], arr[j+1] = arr[j+1], arr[j]
			}
		}
	}
	return arr
}

2.选择排序

首先在未排序序列中找到最小（大）元素，存放到排序序列的起始位置。

再从剩余未排序元素中继续寻找最小（大）元素，然后放到已排序序列的末尾。

重复第二步，直到所有元素均排序完毕。

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package main

import "fmt"

func main() {
	var arr []int
	arr = []int{1, 9, 7, 8, 4, 5, 6, 2, 1, 0}
	arr = selectionSort(arr)
	fmt.Println(arr)
}

func selectionSort(arr []int) []int {
	length := len(arr)
	for i := 0; i < length-1; i++ {
		min := i
		for j := i + 1; j < length; j++ {
			if arr[min] > arr[j] {
				min = j
			}
		}
		arr[i], arr[min] = arr[min], arr[i]
	}
	return arr
}

3.插入排序

将第一待排序序列第一个元素看做一个有序序列，把第二个元素到最后一个元素当成是未排序序列。

从头到尾依次扫描未排序序列，将扫描到的每个元素插入有序序列的适当位置。（如果待插入的元素与有序序列中的某个元素相等，则将待插入元素插入到相等元素的后面。）

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package main

import "fmt"

func main() {
	var arr []int
	arr = []int{1, 9, 7, 8, 4, 5, 6, 2, 1, 0}
	arr = insertionSort(arr)
	fmt.Println(arr)
}

func insertionSort(arr []int) []int {
	for i := range arr {
		preIndex := i - 1
		current := arr[i]
		for preIndex >= 0 && arr[preIndex] > current {
			arr[preIndex+1] = arr[preIndex]
			preIndex -= 1
		}
		arr[preIndex+1] = current
	}
	return arr
}

4.希尔排序

选择一个增量序列 t1，t2，……，tk，其中 ti > tj, tk = 1；

按增量序列个数 k，对序列进行 k 趟排序；

每趟排序，根据对应的增量 ti，将待排序列分割成若干长度为 m 的子序列，分别对各子表进行直接插入排序。仅增量因子为 1 时，整个序列作为一个表来处理，表长度即为整个序列的长度。

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package main

func shellSort(array []int, length int) {
	for gap := length / 2; gap > 0; gap = gap / 2 {
		for i := gap; i < length; i++ {
			var j = i
			for {
				if j-gap < 0 || array[j] >= array[j-gap] {
					break
				}
				swap(array, j, j-gap)
				j = j - gap
			}
		}
	}
}

func swap(array []int, a int, b int) {
	array[a] = array[a] + array[b]
	array[b] = array[a] - array[b]
	array[a] = array[a] - array[b]
}

5.归并排序

  1. 申请空间，使其大小为两个已经排序序列之和，该空间用来存放合并后的序列；
  2. 设定两个指针，最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置；
  3. 比较两个指针所指向的元素，选择相对小的元素放入到合并空间，并移动指针到下一位置；
  4. 重复步骤 3 直到某一指针达到序列尾；
  5. 将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾。
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package main

func mergeSort(arr []int) []int {
	length := len(arr)
	if length < 2 {
		return arr
	}
	middle := length / 2
	left := arr[:middle]
	right := arr[middle:]
	return merge(mergeSort(left), mergeSort(right))
}

func merge(left []int, right []int) []int {
	var result []int
	for len(left) != 0 && len(right) != 0 {
		if left[0] < right[0] {
			result = append(result, left[0])
			left = left[1:]
		} else {
			result = append(result, right[0])
			right = right[1:]
		}
	}
	for len(left)!=0{
		result = append(result, left[0])
		left = left[1:]
	}
	for len(right)!=0{
		result = append(result, right[0])
		right = right[1:]
	}
	return result
}

6.快速排序

  1. 从数列中挑出一个元素，称为 “基准”（pivot）;
  2. 重新排序数列，所有元素比基准值小的摆放在基准前面，所有元素比基准值大的摆在基准的后面（相同的数可以到任一边）。在这个分区退出之后，该基准就处于数列的中间位置。这个称为分区（partition）操作；
  3. 递归地（recursive）把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序；
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func partition(nums []int, left int, right int) int {
	value := nums[left] // 基准值
	for left < right {
		for nums[right] >= value && left < right { // 依次查找大于等于基准值的位置
			right--
		}
		nums[left] = nums[right]
		for nums[left] < value && left < right { // 依次查找小于基准值的位置
			left++
		}
		nums[right] = nums[left]
	}
	nums[left] = value
	// 最终 left == right 就是基准值的位置
	return left
}

func QuickSort(list []int, left int, right int) {
	if left < right {
		middle := partition(list, left, right)
		QuickSort(list, left, middle-1)
		QuickSort(list, middle+1, right)
	}
}

7.堆排序

  1. 创建一个堆 H[0……n-1]；
  2. 把堆首（最大值）和堆尾互换；
  3. 把堆的尺寸缩小 1，并调用 shift_down(0)，目的是把新的数组顶端数据调整到相应位置；
  4. 重复步骤 2，直到堆的尺寸为 1。
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func heapSort(arr []int) []int {
	arrLen := len(arr)
	buildMaxHeap(arr, arrLen)
	for i := arrLen - 1; i >= 0; i-- {
		swap(arr, 0, i)
		arrLen -= 1
		heapify(arr, 0, arrLen)
	}
	return arr
}

func buildMaxHeap(arr []int, arrLen int) {
	for i := arrLen / 2; i >= 0; i-- {
		heapify(arr, i, arrLen)
	}
}

func heapify(arr []int, i, arrLen int) {
	left := 2*i + 1
	right := 2*i + 2
	largest := i
	if left < arrLen && arr[left] > arr[largest] {
		largest = left
	}
	if right < arrLen && arr[right] > arr[largest] {
		largest = right
	}
	if largest != i {
		swap(arr, i, largest)
		heapify(arr, largest, arrLen)
	}
}

func swap(arr []int, i, j int) {
	arr[i], arr[j] = arr[j], arr[i]
}

8.计数排序

（1）找出待排序的数组中最大和最小的元素

（2）统计数组中每个值为i的元素出现的次数，存入数组C的第i项

（3）对所有的计数累加（从C中的第一个元素开始，每一项和前一项相加）

（4）反向填充目标数组：将每个元素i放在新数组的第C(i)项，每放一个元素就将C(i)减去1

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func countingSort(arr []int, maxValue int) []int {
        bucketLen := maxValue + 1
        bucket := make([]int, bucketLen) // 初始为0的数组
        sortedIndex := 0
        length := len(arr)
        for i := 0; i < length; i++ {
                bucket[arr[i]] += 1
        }
        for j := 0; j < bucketLen; j++ {
                for bucket[j] > 0 {
                        arr[sortedIndex] = j
                        sortedIndex += 1
                        bucket[j] -= 1
                }
        }
        return arr
}

9.桶排序

  • 将数组的元素按照最高位依次放入到不同的桶内
  • 桶内按照大小排序
  • 桶内元素依次输入到数组中
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func Bucket(arr []int) {
	//将数组装入桶中
	bucket := make(map[int][]int)
	for _, val := range arr {
		bucket[val/10] = append(bucket[val/10], val)
	}
	
	//各个桶内进行从小到大排序
	for _, val := range bucket {
		sort.Ints(val)
	}
	
	//由于map无序，因此需要获取map的key的有序集合
	var keys []int
	for key := range bucket {
		keys = append(keys, key)
	}
	sort.Ints(keys)

	
	//桶内元素转入数组中
	index := 0
	for _, key := range keys {
		for _, val := range bucket[key] {
			arr[index] = val
			index++
		}
	}
}

10.基数排序

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func radixSort(arr []int) []int {
    if len(arr) == 0 {
        return arr
    }

    // 计算最大值，并确定要进行几轮基数排序
    maxVal := arr[0]
    for i := 1; i < len(arr); i++ {
        if arr[i] > maxVal {
            maxVal = arr[i]
        }
    }
    rounds := int(math.Ceil(math.Log10(float64(maxVal))))

    // 依次对每一位进行基数排序
    for i := 0; i < rounds; i++ {
        buckets := make([][]int, 10)
        for _, num := range arr {
            digit := (num / int(math.Pow(10, float64(i)))) % 10
            buckets[digit] = append(buckets[digit], num)
        }
        arr = make([]int, 0, len(arr))
        for j := 0; j < 10; j++ {
            arr = append(arr, buckets[j]...)
        }
    }

    return arr
}
  • 标题: Go实现十大排序算法
  • 作者: Olivia的小跟班
  • 创建于 : 2023-01-02 15:03:32
  • 更新于 : 2023-05-27 04:01:14
  • 链接: https://www.youandgentleness.cn/2023/01/02/Go实现十大排序算法/
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Go实现十大排序算法
  1. 题记
    1. 1.冒泡排序
    2. 2.选择排序
    3. 3.插入排序
    4. 4.希尔排序
    5. 5.归并排序
    6. 6.快速排序
    7. 7.堆排序
    8. 8.计数排序
    9. 9.桶排序
    10. 10.基数排序