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- You can avoid reality, but you cannot avoid the consequences of avoiding reality.
- 你可以逃避现实，但你无法逃避其带来的后果。
文章目录
- 📘前言
- 📘正文
- 📖交换排序
- 📃冒泡排序
- 📃快速排序
- 🖋️快排（递归版）
- 💡霍尔版
- 💡挖坑法
- 💡双指针
- 🖋️快排（迭代版）
- 🖋️优化一、三数取中
- 🖋️优化二、小区间优化
- 🖋️优化三、三路划分
- 📖其他排序
- 📃归并排序
- 🖋️归并（递归版）
- 🖋️归并（迭代版）
- 📃计数排序
- 📖排序总结
- 📘总结
📘前言
排序（Sort）是初阶数据结构中的最后一块内容，所谓排序，就是通过某种手段，使目标数据变为递增或递减，排序有很多种方式：插入、选择、交换、归并、映射 等等，本文会介绍这些方式下的详细实现方法，因篇幅较长，故分为上下文的形式介绍，本文是下半部分。
下面是通过
排序生成的排行榜
📘正文
📖交换排序
交换排序的核心在于交换，当两数符合交换条件时，就执行交换，通过不断的数据交换，实现数据间的有序性，交换排序中的代表之一就是有名的冒泡排序，另一个就是大名鼎鼎的快速排序，鉴于快速排序的重要性，它的相关介绍会非常多
📃冒泡排序
思想：将数据遍历 n-1 次，当前者大于后者时，就交换两个数，如此重复，直到数据有序
//冒泡排序
void BubbleSort(int* pa, int n)
{
assert(pa);
//思路：升序，当前值比后值大，就交换
for (int i = 0; i < n - 1; i++)
{
bool flag = true; //一个小优化，虽然没什么用
//冒泡的次数，与 i 挂钩
for (int j = 0; j < n - 1 - i; j++)
{
if (pa[j] > pa[j + 1])
{
swap(&pa[j], &pa[j + 1]);
flag = false;
}
}
if (flag)
break; //如果一次交换都没有出现，说明数组有序，直接结束
}
}
动图展示：
时间复杂度：
- 冒泡排序比较费时间，在大多数情况下需要将数据遍历 N^2 次，即
O(N^2)空间复杂度：
- 仅仅只需要一个
tmp变量辅助交换O(1)稳定性：
稳定，当两个相同数相遇时，两者相同，不执行交换程序，相对位置保持不变
📃快速排序
快排是本文的重头戏，光是实现方式就有三种，还有迭代版以及最后的三种优化方式，快排只有优化到位了，才能变成真正的快排（完全体）
🖋️快排（递归版）
递归版快排比较好写，但递归思想比较难想到，需要画出递归展开图辅助理解
注意： 众所周知，递归虽好，但是存在局限性，因为递归开辟的栈帧位于栈区，栈区空间是有限的，一旦排序数据量过大，会建立非常多的栈帧，从而引发栈溢出问题，因此当递归层次太深时，不推荐使用递归的方式实现
💡霍尔版
无论是什么版本的快排，都是遵循一个原则：选 key划分，选取一个 key ，使 key 左边的值小于等于 key ，右边的值大于 key ，这是快排的核心思想，霍尔（Hore）版的快排实现思想如下：
- 选取最左边的值为
key，比较时右边先走 - 因选的是左边，所以右边会先走（向左走），当右边在走的过程中遇到小于等于
key的值时停下 - 右边走完后，换左边走（向右走），当遇到大于
key的值时停止 - 此时交换左右两处的值
- 当左遇到右时（必定相遇，因为一次走一步），终止循环
- 执行最后一步，交换此时左（右）与
key值，此时就完成了需求：右边值 <=key< 左边值
以上是快排的单次实现，将排序这个大问题转成小问题，指定 begin 与 end ，当最后一步执行完后，可以从此时的 key 处分割出两块区域：[begin，key - 1]、key、[key + 1，end]，将其中的两块区域传入函数，继续执行递归，当所有数据都排序完成后，快排就结束了
重难点：如果 key 选在最左边，那么右边先走；如果 key 选在最右边，左边先走。这样做的目的是保证最后一次交换时（左右重叠时与 key 值的交换）key 左边的数小于等于 key
//霍尔版
int PartSort1(int* pa, int begin, int end)
{
assert(pa);
GetMid(pa, begin, end); //这是三数取中，后面会提
//选 key 在左边，右边先走
int keyi = begin;
int lefti = begin;
int righti = end;
while (lefti < righti)
{
while (lefti < righti && pa[righti] > pa[keyi])
righti--;
while (lefti < righti && pa[lefti] <= pa[keyi])
lefti++;
swap(&pa[lefti], &pa[righti]);
}
swap(&pa[keyi], &pa[lefti]);
keyi = lefti;
return keyi;
}
//快速排序
void QuickSort(int* pa, int begin, int end)
{
assert(pa);
//思路：选出key，key 的右边小于key，key 的左边大于key
if (begin >= end)
return;
if ((end - begin + 1) < 20)
InsertSort(pa + begin, (end - begin + 1)); //这是小区间优化，后面会提
else
{
int keyi = PartSort1(pa, begin, end); //霍尔法
//int keyi = PartSort2(pa, begin, end); //挖坑法
//int keyi = PartSort3(pa, begin, end); //双指针法
//[begin, keyi - 1] keyi [keyi + 1, end]
QuickSort(pa, begin, keyi - 1);
QuickSort(pa, keyi + 1, end);
}
}
动图展示：
注意：为确保容易理解，这里直接选取优秀动图展示，动图来源
递归展开图：
💡挖坑法
思路：挖坑法核心思想与霍尔版一致，不过挖坑法为了便于理解，引入了坑位这个概念，简单来说就是先在 key 处挖坑，然后右边先走（假设 key 在最左边），找到小于等于 key 的值，就将此值放入到坑中，并在这里形成新坑；然后是左边走，同样的，找到值 -> 填入坑 -> 挖新坑，如此重复，直到左右相遇，此时的相遇点必然是一个未填充的坑，当然这个坑就是给 key 值准备的
//挖坑法
int PartSort2(int* pa, int begin, int end)
{
assert(pa);
GetMid(pa, begin, end); //这是三数取中，后面会提
//挖坑，先在key处挖坑，右边先走，找到小于等于key的，填入坑中，此处形成新坑
int key = pa[begin];
int lefti = begin;
int righti = end;
int holei = lefti; //坑位
while (lefti < righti)
{
while (lefti < righti && pa[righti] > key)
righti--;
pa[holei] = pa[righti]; //将当前值填入坑中
holei = righti; //挖新坑
while (lefti < righti && pa[lefti] <= key)
lefti++;
pa[holei] = pa[lefti];
holei = lefti;
}
pa[holei] = key;
return holei;
}
//快速排序
void QuickSort(int* pa, int begin, int end)
{
assert(pa);
//思路：选出key，key 的右边小于key，key 的左边大于key
if (begin >= end)
return;
if ((end - begin + 1) < 20)
InsertSort(pa + begin, (end - begin + 1)); //这里是小区间优化，后面会提
else
{
//int keyi = PartSort1(pa, begin, end); //霍尔法
int keyi = PartSort2(pa, begin, end); //挖坑法
//int keyi = PartSort3(pa, begin, end); //双指针法
//[begin, keyi - 1] keyi [keyi + 1, end]
QuickSort(pa, begin, keyi - 1);
QuickSort(pa, keyi + 1, end);
}
}
动图展示：
注意：为确保容易理解，这里直接选取优秀动图展示，动图来源
递归展开图与上面一致
💡双指针
思想：双指针的实现方式与上面两种截然不同，但最核心的思想仍是依赖 key，一样的先找 key，然后定义两个指针 prev 与 cur ，prev 的起始位置为 key ，而 cur 则是位于 prev 的下一位，判断 cur 处的值是否小于等于 key 值，如果是，则先 ++prev 后再交换 prev 与 cur 处的值，如此循环，直到 cur 移动至数据尾，最后一次交换为 key 与 prev 间的交换，交换完成后，就达到了快排的要求
//双指针法
int PartSort3(int* pa, int begin, int end)
{
assert(pa);
GetMid(pa, begin, end); //三数取中，后面会提
//思想：cur找比key小的，++prev后，交换
int* pKey = pa + begin;
int* prev = pKey;
int* cur = prev + 1;
int* pend = pa + end;
while (cur <= pend)
{
if (*cur <= *pKey)
swap(++prev, cur);
cur++;
}
swap(prev, pKey);
return prev - pa;
}
//快速排序
void QuickSort(int* pa, int begin, int end)
{
assert(pa);
//思路：选出key，key 的右边小于key，key 的左边大于key
if (begin >= end)
return;
if ((end - begin + 1) < 20)
InsertSort(pa + begin, (end - begin + 1)); //小区间优化，后面会提
else
{
//int keyi = PartSort1(pa, begin, end); //霍尔法
//int keyi = PartSort2(pa, begin, end); //挖坑法
int keyi = PartSort3(pa, begin, end); //双指针法
//[begin, keyi - 1] keyi [keyi + 1, end]
QuickSort(pa, begin, keyi - 1);
QuickSort(pa, keyi + 1, end);
}
}
动图展示：
注意：为确保容易理解，这里直接选取优秀动图展示，动图来源
递归展开图与上面一致
🖋️快排（迭代版）
前面说过，递归版快排 可能存在栈溢出问题。这时就需要使用迭代版快排，迭代版是借助栈来实现的，它不需要递归那样重复创建与销毁栈帧
分析：[begin ,end] 为一个大区间，借助递归是为了先使此区间的左边都比 key 小(等于)，左边都比 key 大，当做完后，执行递归：[begin,key - 1] 为左半区间，[key + 1,end] 为右半区间；无论哪个区间，进入递归后都会形成新区间 [begin,end]
一顿分析下来不难发现，递归的目的是将区间不断细分，不断进行选 key 划分的操作，直到细分至1个元素或非法区间，递归就结束了，此时整组数据也都排好序了，下面来看看迭代版快排是如何实现的
思路：栈的特性是先进后出，我们可以先将最外层的区间值入栈，即将 begin 与 end 入栈，之后进行选 key 划分的操作，判断左右区间是否合法，合法才能入栈，继续循环，如果所有区间都非法，栈就空了，循环也就结束了
- 先将
begin与end入栈 - 取出栈中的值，得到一个区间 [
left,right] 注意：先取的是右边，因为栈的特性 - 根据此区间进行选
key划分，当操作结束后，记录下当前key的位置 - 判断
key - 1是否大于left，如果大于，说明左半区间合法，将left与key - 1入栈，后续将会形成新的区间 - 同理，判断
key + 1是否小于right，小于则说明右半区间合法，将区间值入栈 - 区间会生成区间，直到区间非法，直到所有的区间都非法，
栈也就空了，此时也就不需要进行排序操作了，整个迭代版快排也就结束了
注意： 需要借助栈，因此会用到栈的头文件与源文件，缺失的同学需自行添加
//快排，迭代版
void QuickSortNonR(int* pa, int begin, int end)
{
assert(pa);
//思路：利用栈的特性，先排序大范围，再排序小范围
Stack s;
StackInit(&s);
StackPush(&s, begin); //先将最开始的区间入栈
StackPush(&s, end);
while (!StackEmpty(&s))
{
int righti = StackTop(&s); //先取的是右，再取左
StackPop(&s);
int lefti = StackTop(&s);
StackPop(&s);
int keyi = (lefti + righti) / 2;
//小区间优化
if ((righti - lefti + 1) < 20)
InsertSort(pa + lefti, righti - lefti + 1);
else
keyi = PartSort3(pa, lefti, righti); //排序，调用双指针法
//判断是否符合条件入栈
if ((keyi + 1) < righti)
{
StackPush(&s, (keyi + 1));
StackPush(&s, righti); //这里入的是右，与前面呼应
}
if ((keyi - 1) > lefti)
{
StackPush(&s, lefti);
StackPush(&s, (keyi - 1)); 这里入的是右，与前面呼应
}
}
StackDestroy(&s);
}
动图展示：
无，上面这个迭代版核心部分调用的是双指针法进行选key划分，只不过将递归这个事情变成了入栈与出栈
未优化前的
快排都一样
时间复杂度：
- 如果数据接近顺序或接近逆序，所耗时间为
O(N^2)，理想情况下为O(N*logN)空间复杂度：
- 递归是会耗费空间的，因此空间复杂度为
O(logN)稳定性：
不稳定，极有可能相同数中的后者与key交换，相对顺序被破坏
下面介绍针对排序的各种优化
🖋️优化一、三数取中
前面说过，接近有序或逆序的数据，对于快排是不太友好的，因为未优化前的快排选 key 始终是最右或最左，即有可能是最大或最小数，就像二分取中一样，快排只有尽可能取到中间数，才能发挥它的最大实力
因此我们可以借助一个函数：三数取中，分别取数据头、尾、中间进行比较，选取其中位于中间的数，再将其交换至数据首位（待会 key 取右边），经过这一优化后，快排的提升是非常明显的
//快排优化方案
//优化一、三数取中
void GetMid(int*pa, int begin, int end)
{
assert(pa);
int mid = (begin + end) / 2;
int midVali = begin; //假设最左值为中值
if (pa[midVali] > pa[mid])
{
//1.begin > mid > end
if (pa[mid] > pa[end])
midVali = mid;
//2.end > begin > mid
else if (pa[end] > pa[midVali])
midVali = begin;
//3.end = begin > mid
else
midVali = end;
}
else
{
//1.mid > begin > end
if (pa[end] < pa[midVali])
midVali = begin;
//2.end > mid > begin
else if (pa[mid] < pa[end])
midVali = mid;
else
midVali = end;
}
swap(&pa[begin], &pa[midVali]); //交换中间数至数据首
}
性能对比：
优化效果不言而喻，这个测试比较极端，有序组是绝对有序的，因此未加优化版快排是非常慢的
| 快排 | 排序50w数据（乱序） | 排序50w数据（有序） |
|---|---|---|
| 未加优化前的快排 | 耗时 154 ms | 耗时 111697 ms |
| 加三数取中后的快排 | 耗时 160 ms | 耗时 80 ms |
🖋️优化二、小区间优化
对于递归来说，越是接近小区间，所耗费时间就越长，越不利于排序，此时坚持使用快排是个不明智的选择，为此我们可以借助其他排序，弥补快排在小区间排序中的不足
这里借助的是直接插入排序，直接插入排序是个很不错的排序，稳定、速度也是中规中矩，小区间的定义取决于我们，我这里是将小于20的区间定义为小区间
//快速排序
void QuickSort(int* pa, int begin, int end)
{
assert(pa);
//思路：选出key，key 的右边小于key，key 的左边大于key
if (begin >= end)
return;
if ((end - begin + 1) < 20)
InsertSort(pa + begin, (end - begin + 1)); //这就是小区间优化
else
{
//int keyi = PartSort1(pa, begin, end); //霍尔法
//int keyi = PartSort2(pa, begin, end); //挖坑法
int keyi = PartSort3(pa, begin, end); //双指针法
//[begin, keyi - 1] keyi [keyi + 1, end]
QuickSort(pa, begin, keyi - 1);
QuickSort(pa, keyi + 1, end);
}
}
同样放个性能对比：
这里默认加了三数取中，小区间优化不像三数取中那样明显，但加了总比没加好
| 快排 | 排序50w数据（乱序） | 排序50w数据（有序） |
|---|---|---|
| 未加小区间优化前的快排 | 耗时 162 ms | 耗时 86 ms |
| 加小区间优化后的快排 | 耗时 107 ms | 耗时 66 ms |
🖋️优化三、三路划分
接下来介绍快排的完全版本：三路划分
分析：部分数据中存在多个与 key 相等的值，如果按照以前的快排方式，会有很多重复操作，因此我们需要将与 key 相等的值集中在中间，形成中路，比 key 小的放在其左边，大的放在其右边。这样会形成 左、中、右 三路数据，大大提高了快排速度
思路：三路划分的核心在于控制中路的左右边界，这里需要借助三个变量：lefti、righti、curi,显然 lefti 位于 begin 处，righti 位于 end 处，curi 位于 begin + 1 处。实现起来也很简单：
- 判断当前
curi处值是否大于key，大于就将其与righti处的值交换，然后righti--扩大右路 - 之后再判断
curi是否小于key，小于就与lefti交换，此时lefti++扩大左路，curi也需要+1，因为curi一开始是在lefti的下一个，lefti动，curi也要跟着动，不然它就被覆盖了 - 如果
curi既不大于key，也不小于key，说明它等于key，此时将curi处的值划入中路，不需要交换，直接curi++就行了 - 如此重复，直到
curi大于righti，显然此时有三条路，[begin,lefti]、[lefti+1,righti-1]、[righti,end] 这就是三路划分
//优化三、三路划分
//将与key相同的值，分到中间，避免过多key而导致的性能下降
//FV的意思是完全版本
void QuicSortFV(int* pa, int begin, int end)
{
assert(pa);
if (begin >= end)
return;
if ((end - begin + 1) < 20)
InsertSort(pa + begin, end - begin + 1);
else
{
GetMid(pa, begin, end);
int key = pa[begin];
int lefti = begin;
int righti = end;
int curi = begin + 1;
while (curi <= righti)
{
if (pa[curi] > key)
swap(&pa[curi], &pa[righti--]); //扩大右路
else if (pa[curi] < key)
swap(&pa[curi++], &pa[lefti++]); //扩大左路
else
curi++; //此时等于key，扩大中路的范围就行了
}
QuicSortFV(pa, begin, lefti - 1);
QuicSortFV(pa, righti + 1, end);
}
}
注意： 此时的三数取中需要进行优化，不再取最右、中间、最左 这三个位置的数，而是取 最右、随机位置、最右，改进的原因是排序OJ题有些测试用例会搞事情，引入随机位置这个概念后，快排适应性会更强，当然，优化后的三数取中任然可以用于优化其他版本的快排
//int mid = (begin + end) / 2; //之前的三数取中，mid 取的是中间位
int mid = begin + rand() % (end - begin); //mid 取随机位置
性能展示：
这里借助力扣中的一道中等题：排序数组，来展示展示完全版快排的实力
注：只有优化拉满的快排才能通过这道题，关键点之一就是三数取中取随机位置，也就是它的测试用例搞事情，迭代版快排也可以升级为完全版，返回一个数组，只将左右两路入栈就行了
📖其他排序
快排已经结束了，现在来说说其他排序：归并与计数，归并也是个很优秀的排序，稳定、快速，而计数是整数排序里的王者，要说他们有什么缺点，可能就是比较耗时间了
📃归并排序
归并排序的核心思想：合并两个有序数组，合并后数组就有序了
归并：回归与合并
归并排序多用于外排序，即对磁盘中的大数据进行排序
🖋️归并（递归版）
思路：首先要得到左右皆有序的数组，然后合并，显然这个需要借助递归实现，将大问题化小问题：将原数据分为左右两个区间，交给递归让他们变得有序，最后再执行有序数组合并。依靠递出，区间会慢慢变小，直到区间内只有两个数，执行合并，然后逐渐向上回归，回归的过程就是不断合并的过程，数据最开始的左右区间会逐渐变得有序，当回归到第一层时，执行最后一次有序数组合并，数据整体就变得有序了
注意： 归并排序需要借助额外空间，将合并的数据先放在额外空间中，再通过内存拷贝的方式拷贝回原数组
//归并排序
void _MergeSort(int* pa, int begin, int end, int* tmp)
{
assert(pa && tmp);
//思路：令数组左右两边有序，然后合并两个有序数组
if (begin >= end)
return;
int mid = (begin + end) / 2; //分成左右两个区间进行递出
_MergeSort(pa, begin, mid, tmp); //递归左半区间
_MergeSort(pa, mid + 1, end, tmp); //递归右半区间
//下面是合并有序数组部分
int left1 = begin; //左半区间左边界
int right1 = mid; //左半区间右边界
int left2 = mid + 1; //右半区间左边界
int right2 = end; //右半区间右边界
int pos = begin; //这是额外空间的下标，会随着递归层度而变化
while (left1 <= right1 && left2 <= right2)
{
//升序，取小的放前面
if (pa[left1] <= pa[left2])
tmp[pos++] = pa[left1++];
else
tmp[pos++] = pa[left2++];
}
//确保合并完成
while (left1 <= right1)
tmp[pos++] = pa[left1++];
while (left2 <= right2)
tmp[pos++] = pa[left2++];
//将额外空间中的数据拷贝回原数组中
memcpy(pa + begin, tmp + begin, sizeof(int) * (end - begin + 1));
}
void MergeSort(int* pa, int n)
{
assert(pa);
int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * n); //额外辅助空间
assert(tmp);
_MergeSort(pa, 0, n - 1, tmp); //归并主程序
free(tmp); //记得释放
tmp = NULL;
}
动图展示：
注意：为确保容易理解，这里直接选取优秀动图展示，动图来源
时间复杂度：
- 归并也是二分的思想
O(N*logN)空间复杂度：
- 归并还需要额外空间，因此空间复杂度为
O(N + logN)稳定性：
稳定，合并数组的过程中，两个相同数的相对位置不会被改变，因为前者总是比后者先并入数组
🖋️归并（迭代版）
归并也有迭代版，它不像快排那样借助栈，只需要定义一个范围 rangeN ，默认为1，将这个 rangeN 套入循环中，对 rangN 范围内的数据进行合并，rangeN 会逐渐扩大，直到其 >= n，此时范围非法，整个迭代版归并排序就完成了
//归并，迭代版
void MergeSortNonR(int* pa, int n)
{
assert(pa);
//思路：通过一个变量来控制归并范围，范围从1开始，到n-1结束
int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
assert(tmp);
int rangeN = 1; //范围从1开始
while (rangeN < n)
{
for (int i = 0; i < n; i += rangeN * 2)
{
//第一组
int begin1 = i;
int end1 = i + rangeN - 1;
//第二组
int begin2 = i + rangeN;
int end2 = i + rangeN * 2 + 1;
//迭代版需要考虑边界问题，不能越界
if (end1 >= n)
break; //左半区间的右边界越界，直接跳出（只有一个数组，也没有合并的必要）
else if (begin2 >= n)
break; //右半区间的左边界越界，也是直接跳出（右半区间非法）
else if (end2 >= n)
end2 = n - 1; //右半区间的右边界越界，将其矫正至 n - 1 处，不能跳出，否则会有数据遗漏
//因为是迭代，需要面面俱到
int pos = i;
while (begin1 <= end1 && begin2 <= end2)
{
if (pa[begin1] <= pa[begin2])
tmp[pos++] = pa[begin1++];
else
tmp[pos++] = pa[begin2++];
}
//确保数据合并完成
while (begin1 <= end1)
tmp[pos++] = pa[begin1++];
while (begin2 <= end2)
tmp[pos++] = pa[begin2++];
memcpy(pa + i, tmp + i, sizeof(int) * (end2 - i + 1)); //一块一块的拷贝
}
rangeN *= 2;
}
free(tmp);
tmp = NULL;
}
注意： 迭代版归并存在很严重的边界问题，如果不加以判断，那么肯定会发生越界问题，可以通过判断解决问题
方案一、直接跳出
注意： 采取直接跳出的话，只能将额外空间中的数据逐块拷贝回原数组，即在for循环中进行拷贝；如果整体拷贝，即在for循环外进行拷贝，是会出现问题的
//迭代版需要考虑边界问题，不能越界
if (end1 >= n)
break; //左半区间的右边界越界，直接跳出（只有一个数组，也没有合并的必要）
else if (begin2 >= n)
break; //右半区间的左边界越界，也是直接跳出（右半区间非法）
else if (end2 >= n)
end2 = n - 1; //右半区间的右边界越界，将其矫正至 n - 1 处，不能跳出，否则会有数据遗漏
方案二、修正范围
修正范围不像直接跳出那样讲究，逐块拷贝或整体拷贝都是可行的
//修正范围不会跳出循环
if (end1 >= n)
{
end1 = n - 1;
begin2 = n;
end2 = n - 1;
}
else if (begin2 >= n)
{
begin2 = n;
end2 = n - 1;
}
else if (end2 >= n)
end2 = n - 1;
时间复杂度：
- 归并也是二分的思想
O(N*logN)空间复杂度：
- 迭代版不用递归，归并还需要额外空间，因此空间复杂度为
O(N)稳定性：
稳定，合并数组的过程中，两个相同数的相对位置不会被改变，因为前者总是比后者先并入数组
📃计数排序
计数排序又称非比较排序，计数排序的核心思想是映射，将待排序数据映射到辅助空间中的对应位置，这个位置的值，就是当前下标（即被映射值）的出现次数，当所有数据都被映射到辅助空间中后，把辅助空间遍历一遍，如果当前位置有值，就将下标值赋给原数组，直到当前位置为空，当辅助空间遍历结束后，计数排序就结束了
优化：采取相对映射，尽可能减小空间浪费
//计数排序
void CountSort(int* pa, int n)
{
assert(pa);
//思路：映射，将所有数映射到一片空间中，依次拷贝即可
int max = pa[0];
int min = pa[0];
//找最大值与最小值
for (int i = 1; i < n; i++)
{
if (pa[i] > max)
max = pa[i];
if (pa[i] < min)
min = pa[i];
}
//相对映射，空间绝对够用，因为是 最大值-最小值+1
int* mapSpace = (int*)malloc(sizeof(int) * (max - min + 1)); //辅助空间
assert(mapSpace);
memset(mapSpace, 0, sizeof(int) * (max - min + 1)); //初始化为0
for (int i = 0; i < n; i++)
mapSpace[pa[i] - min]++; //将数据映射到辅助空间中
int j = 0; //控制原数组的下标，需要单独定义
for(int i = 0 ; i < (max - min + 1);i++)
{
//需要把当前位置清空
while (mapSpace[i]--)
pa[j++] = i + min; //拷贝至原数组
}
free(mapSpace); //释放原空间
mapSpace = NULL;
}
时间复杂度：
- 对于整数来说，计数是绝对的王者，无非就是将数据遍历了三遍，因此为
O(N)空间复杂度：
- 需要开辟辅助空间
O(Max - Min + 1)稳定性：
不稳定，计数排序数据都是直接覆盖的注意：
- 计数排序适用于数据较为集中，且为整数的数据
- 绝对映射是直接根据最大值 + 1来开辟空间，很是浪费
📖排序总结
说明：快排与归并采用的都是递归版
| 排序名称 | 时间复杂度 | 空间复杂度 | 稳定性 |
|---|---|---|---|
| 直接插入排序 | O(N^2) | O(1) | 稳定 |
| 希尔排序 | O(N^1.3) | O(1) | 不稳定 |
| 简单选择排序 | O(N^2) | O(1) | 不稳定 |
| 堆排序 | O(N*logN) | O(1) | 不稳定 |
| 冒泡排序 | O(N^2) | O(1) | 稳定 |
| 快速排序 | O(N*logN) | O(logN) | 不稳定 |
| 归并排序 | O(N*logN) | O(N+logN) | 稳定 |
| 计数排序 | O(N) | O(Max-Min+1) | 不稳定 |
来看看各种排序的性能表现(10w无序数据)：
说明：快排（完全版+递归），归并（递归）
📘总结
排序有很多种，有好的、有坏的，我们要重点掌握优秀的排序，比如希尔和堆排，当前其他排序的思想也得清楚，知道怎么实现就行了。排序界有三位大哥：希尔、快排、归并，关于快排C语言有专门的库函数qsort实现，这个函数优化极佳，是最快的快排。
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