十大排序的稳定性和时间复杂度

十大排序算法的稳定性和时间复杂度是数据结构和算法中的重要内容。

以下是对这些算法的稳定性和时间复杂度的详细分析：

稳定性

稳定性指的是排序算法在排序过程中是否能够保持相等元素的原始相对顺序。根据这个定义，我们可以将排序算法分为稳定排序和不稳定排序两大类。

稳定排序算法：

1. 冒泡排序：通过相邻元素的比较和交换进行排序，相同元素在排序过程中不会改变相对位置。
2. 插入排序：通过构建有序序列，对于未排序数据，在已排序序列中从后向前扫描，找到相应位置并插入。相同元素会保持原有的顺序。
3. 归并排序：采用分治策略，将序列分成多个子序列，分别排序后再合并。合并过程中会保证相同元素的顺序。
4. 计数排序：非比较排序算法，通过统计每个元素的出现次数来确定其在排序后数组中的位置。相同元素会按照它们在原数组中的顺序排列。
5. 桶排序（在特定条件下）：如果每个桶内部使用稳定的排序算法，则整个桶排序也是稳定的。
6. 基数排序：按照低位先排序，然后收集；再按照高位排序，然后再收集。相同元素在排序过程中会保持原有的顺序。

不稳定排序算法：

1. 选择排序：通过选择剩余未排序部分的最小（或最大）元素，与未排序部分的第一个元素交换位置。这个过程中，相同元素的相对位置可能会发生改变。
2. 希尔排序：是插入排序的一种更高效的改进版本，通过不同步长的插入排序来加快排序速度。但由于不同步长的插入排序可能会导致相同元素的相对位置发生变化，因此希尔排序是不稳定的。
3. 快速排序：通过选择一个基准元素，将数组分为小于和大于基准元素的两个部分，然后递归地对这两部分进行排序。这个过程中，相同元素的相对位置可能会发生改变。
4. 堆排序：通过构建二叉堆来进行排序。在堆的调整过程中，相同元素的相对位置可能会发生改变。
5. 时间复杂度

时间复杂度和稳定性

时间复杂度是衡量算法执行时间随输入规模增长而增长的速率的一个指标。以下是十大排序算法的平均、最好和最坏情况下的时间复杂度：

排序算法    平均时间复杂度    最好时间复杂度    最坏时间复杂度
冒泡排序    O(n^2)                        O(n)                     O(n^2)
选择排序    O(n^2)                        O(n^2)                 O(n^2)
插入排序    O(n^2)                        O(n)                     O(n^2)
希尔排序    O(n log n)                  O(nlogn)               O(n^2)
归并排序    O(n log n)                  O(n log n)             O(n log n)
快速排序    O(n log n)                  O(n log n)             O(n^2)
堆排序       O(n log n)                  O(n log n)             O(n log n)
计数排序    O(n + k)                    O(n + k)                  O(n + k)
桶排序        O(n + k)                   O(n)                         O(n^2)
基数排序    O(d(n + k))                 O(d(n + k))            O(d(n + k))

其中，n 是数组的长度，k 是整数的范围（对于计数排序和桶排序），d 是数字的位数（对于基数排序）。。

原文地址：https://blog.csdn.net/2301_80028974/article/details/140647824

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