一,冒泡排序
冒泡排序是一种基本的排序算法,它的思想是从序列的开头开始,比较相邻的两个元素,如果前一个元素大于后一个元素,则交换它们。这样一轮比较下来,最大的数就会沉到序列的末尾。然后再从序列开头重新开始进行比较和交换操作,直到所有元素都排好序为止。
以下是 golang 实现冒泡排序的示例代码:
在该代码中,我们使用了两层循环。外层循环控制总共需要进行多少轮排序,内层循环则负责每一轮中相邻两个元素之间的比较和交换。
每一轮排序过程中,我们通过内层循环将当前未排序部分中最大的数沉底。具体地说,在第 i 轮排序时(i 从 0 开始),我们需要比较相邻的 n−i−1 个元素,将它们中最大的数放到序列末尾。
时间复杂度:O(n2)
空间复杂度:O(1)
稳定性:稳定
二,选择排序
选择排序是一种简单的排序算法,它的思想是从待排序序列中选择最小(或最大)的元素,将其放到序列的起始位置,然后再从剩余未排序元素中继续寻找最小(或最大)的元素,依次类推,直到所有元素都排好序。
以下是 golang 实现选择排序的示例代码:
在该代码中,我们使用了两层循环。外层循环控制总共需要进行多少轮排序,内层循环则负责在剩余未排序部分中寻找最小值。
每一轮排序过程中,我们通过内层循环遍历未排序部分,并记录下其中最小值所在索引。然后将该最小值与当前位置上的数交换。这样,在经过 n−1 轮比较之后,整个数组就会被排好序。
时间复杂度:O(n2)
空间复杂度:O(1)
稳定性:不稳定
三, 插入排序
插入排序是一种简单的排序算法,它的思想是将待排序序列分成已排序和未排序两部分,每次从未排序部分中取出一个元素,在已排序部分中找到合适的位置插入该元素,直到所有元素都被插入完毕。
以下是 golang 实现插入排序的示例代码:
jtemp
arr[i]temp
时间复杂度:O(n2)
空间复杂度:O(1)
稳定性:稳定
四, 快速排序
快速排序是一种常用的基于比较的排序算法,它的核心思想是通过选取一个基准值将待排序序列分成两部分,左半部分中所有元素小于等于基准值,右半部分中所有元素大于等于基准值。然后递归地对左右两个子序列进行排序。
以下是 golang 实现快速排序的示例代码:
在该代码中,我们使用了递归实现快速排序,并且采用了 Lomuto 分区方法。具体实现步骤如下:
- 选取枢轴(pivot):选择待排序序列的第一个元素作为枢轴。
- 划分操作:将待排序序列分成两个子序列,左子序列中所有元素都小于等于枢轴,右子序列中所有元素都大于等于枢轴。
- 递归操作:对左右两个子序列进行快速排序,直至排序完成。
在划分操作中,我们从数组的两端开始查找比枢轴小和比枢轴大的元素,并交换它们的位置。当左右指针相遇时,将枢轴与当前位置进行交换即可完成一次划分。
时间复杂度:O(nlogn)
空间复杂度:O(logn)
稳定性:不稳定
五,哈希查找
哈希查找(Hash Search)是一种基于哈希表的查找算法,它通过将关键字映射到不同的桶中进行查找。在哈希表中,每个桶对应一个链表或者红黑树等数据结构,用于存储具有相同哈希值的元素。
以下是 golang 实现哈希查找的示例代码:
在该代码中,我们使用了哈希表来实现哈希查找。具体步骤如下:
- 创建哈希表:初始化大小为 size 的数组 table。
- 计算哈希值:将关键字通过某种哈希函数计算出对应的桶位置 index。
- 插入元素:将新的键值对插入到 table[index] 对应的链表头部。
- 查找元素:从 table[index] 对应的链表头开始遍历,查找是否存在对应的键值对。
- 删除元素:查找待删除节点的前一个节点 prev,将 prev.next 指向待删除节点的下一个节点。
时间复杂度:哈希表的查找、插入和删除操作时间复杂度均为 O(1),但需要考虑哈希函数的性能和哈希冲突的处理。
空间复杂度:O(n)
稳定性:不稳定
六, 二叉查找树
二叉查找树(Binary Search Tree,简称 BST)是一种常用的数据结构,它具有以下特点:
- 左子树上所有节点的值均小于其父节点的值。
- 右子树上所有节点的值均大于其父节点的值。
- 左右子树也分别为二叉查找树。
在 golang 中实现一个二叉查找树可以使用如下代码:
在该代码中,我们使用 Node 结构体来表示二叉查找树的节点,其中包含一个 value 值和左右子节点指针。具体实现如下:
- 插入新元素:从根节点开始遍历 BST,如果当前节点为空,则创建一个新节点并返回;否则比较插入值与当前节点值的大小关系,选择向左子树或右子树递归插入。
- 查找元素是否存在:从根节点开始遍历 BST,如果当前节点为空,则说明未找到目标元素;否则比较查找值与当前节点值的大小关系,选择向左子树或右子树递归查找。
- 删除指定元素:从根节点开始遍历 BST,如果当前节点为空,则说明未找到目标元素;否则比较删除值与当前节点值的大小关系,选择向左子树或右子树递归删除。对于要删除的三种情况分别进行处理:没有子节点直接删除、只有一个子节点用该子节点替换、有两个子节点则将其替换为右子树中最小值,并在右子树中递归删除该最小值节点。
时间复杂度:插入、查找和删除操作的平均时间复杂度为 O(logn),但在最坏情况下可能会退化成链表,时间复杂度为 O(n)。
空间复杂度:O(n)
稳定性:不稳定