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排序（Sort）

参考资料​

算法对比​

算法名称平均时间最坏时间空间复杂度排序方式稳定性
冒泡排序（Bubble Sort）O(n2)O(n^2)O(n2)O(n^2)O(1)O(1)In-place稳定
选择排序（Selection Sort）O(n2)O(n^2)O(n2)O(n^2)O(1)O(1)In-place不稳定
插入排序（Insertion Sort）O(n2)O(n^2)O(n2)O(n^2)O(1)O(1)In-place稳定
堆排序（Heap Sort）O(nlog⁡n)O(n\log{n})O(nlog⁡n)O(n\log{n})O(1)O(1)In-place不稳定
归并排序（Merge Sort）O(nlog⁡n)O(n\log{n})O(nlog⁡n)O(n\log{n})O(n)O(n)Out-place稳定
快速排序（Quick Sort）O(nlog⁡n)O(n\log{n})O(n2)O(n^2)O(n)O(n)In-place不稳定
希尔排序（Shell Sort）O(nlog⁡2n)O(n\log^2{n})O(n2)O(n^2)O(1)O(1)In-place不稳定
计数排序（Counting Sort）O(n+m)O(n+m)O(n+m)O(n+m)O(n+m)O(n+m)Out-place稳定
桶排序（Bucket Sort）O(n)O(n)O(n2)O(n^2)O(m)O(m)Out-place稳定
基数排序（Radix Sort）O(nk)O(nk)O(n2)O(n^2)O(n+k)O(n+k)Out-place稳定
tip

nn 代表数据的规模，mm 代表数据的极差，kk 代表数值中的"数位"个数。

性质​

时间复杂度​

稳定性​

对相同键值的元素排序时，能否保持原来的相对顺序。

tip

要让不稳定的排序算法变稳定，可以在键值相同情况下对元素编号排序。

冒泡排序​

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

const int N=10005;
int a[N];
int main()
{
	ios::sync_with_stdio(false);
	cin.tie(nullptr);
	int n;
	cin>>n;
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		cin>>a[i];
	}
	for(int i=1;i<n;i++)
	{
		for(int j=1;j<=n-i;j++)
		{
			if(a[j]>a[j+1])swap(a[j],a[j+1]);
		}
	}
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		cout<<a[i]<<' ';
	}
	return 0;
}

选择排序​

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

const int N=10005;
int a[N];
int main()
{
	ios::sync_with_stdio(false);
	cin.tie(nullptr);
	int n;
	cin>>n;
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		cin>>a[i];
	}
	for(int i=1;i<n;i++)
	{
		int k=i;
		for(int j=i+1;j<=n;j++)
		{
			if(a[j]<a[k])k=j;
		}
		swap(a[i],a[k]);
	}
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		cout<<a[i]<<' ';
	}
	return 0;
}

插入排序​

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

const int N=10005;
int a[N];
int main()
{
	ios::sync_with_stdio(false);
	cin.tie(nullptr);
	int n;
	cin>>n;
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		cin>>a[i];
	}
	for(int i=2;i<=n;i++)
	{
		int key=a[i];
		int j=i-1;
		while(j>=1&&a[j]>key)
		{
			a[j+1]=a[j];
			j--;
		}
		a[j+1]=key;
	}
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		cout<<a[i]<<' ';
	}
	return 0;
}

归并排序​

#include <bits/stdc++.h>
#define mid (l+r>>1)
using namespace std;

using ll=long long;
const int N=100005;
int a[N],b[N];
void msort(int l,int r)
{
	if(l==r)return;
	msort(l,mid);
	msort(mid+1,r);
	int p1=l,p2=mid+1;
	for(int i=l;i<=r;i++)
	{
		if(p1<=mid&&(p2>r||a[p1]<=a[p2]))
		{
			b[i]=a[p1++];
		}
		else
		{
			b[i]=a[p2++];
		}
	}
	for(int i=l;i<=r;i++)a[i]=b[i];
}
int main()
{
	ios::sync_with_stdio(false);
	cin.tie(nullptr);
	int n;
	cin>>n;
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		cin>>a[i];
	}
	msort(1,n);
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		cout<<a[i]<<' ';
	}
	return 0;
}

快速排序​

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

const int N=100005;
int a[N];
void qsort(int l,int r)
{
	if(l>r)return;
	int i=l,j=r;
	while(i!=j)
	{
		while(a[j]>=a[l]&&i<j)j--;
		while(a[i]<=a[l]&&i<j)i++;
		if(i<j)swap(a[i],a[j]);
	}
	swap(a[l],a[i]);
	qsort(l,i-1);
	qsort(i+1,r);
}
int main()
{
	ios::sync_with_stdio(false);
	cin.tie(nullptr);
	int n;
	cin>>n;
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		cin>>a[i];
	}
	qsort(1,n);
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		cout<<a[i]<<' ';
	}
	return 0;
}

计数排序​

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

const int inf=0x3f3f3f3f;
const int N=10005;
int a[N];
int main()
{
	ios::sync_with_stdio(false);
	cin.tie(nullptr);
	int n;
	cin>>n;
	int mn=inf,mx=0;
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		int x;
		cin>>x;
		a[x]++;
		mn=min(mn,x);
		mx=max(mx,x);
	}
	for(int i=mn;i<=mx;i++)
	{
		while(a[i]--)
		{
			cout<<i<<' ';
		}
	}
	return 0;
}

例题​

洛谷 P1177 【模板】排序​

洛谷 P1177 【模板】排序

将读入的 $n$ 个数从小到大排序后输出。（$n\le10^5$）

参考代码
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

const int N=100005;
int a[N];
int main()
{
	ios::sync_with_stdio(false);
	cin.tie(nullptr);
	int n;
	cin>>n;
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		cin>>a[i];
	}
	sort(a+1,a+n+1);
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		cout<<a[i]<<' ';
	}
	return 0;
}

洛谷 P1908 逆序对​

洛谷 P1908 逆序对

给定一个长度为 $n$ 的正整数序列 $a_i$，求逆序对数量。（$n\le5\times10^5$）

#include <bits/stdc++.h>
#define mid (l+r>>1)
using namespace std;

using ll=long long;
const int N=500005;
int a[N],b[N];
ll ans=0;
void msort(int l,int r)
{
	if(l==r)return;
	msort(l,mid);
	msort(mid+1,r);
	int p1=l,p2=mid+1;
	for(int i=l;i<=r;i++)
	{
		if(p1<=mid&&(p2>r||a[p1]<=a[p2]))
		{
			b[i]=a[p1++];
		}
		else
		{
			b[i]=a[p2++];
			ans+=mid-p1+1;
		}
	}
	for(int i=l;i<=r;i++)a[i]=b[i];
}
int main()
{
	ios::sync_with_stdio(false);
	cin.tie(nullptr);
	int n;
	cin>>n;
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		cin>>a[i];
	}
	msort(1,n);
	cout<<ans<<'\n';
	return 0;
}
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