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内省排序

2018-08-28 09:42:11     所属分类:排序算法
内省排序
分类 排序算法
数据结构 数组
最坏时间复杂度
平均时间复杂度

内省排序英语:Introsort)是由David Musser在1997年设计的排序算法。这个排序算法首先从快速排序开始,当递归深度超过一定深度(深度为排序元素数量的对数值)后转为堆排序。采用这个方法,内省排序既能在常规数据集上实现快速排序的高性能,又能在最坏情况下仍保持的时间复杂度。由于这两种算法都属于比较排序算法,所以内省排序也是一个比较排序算法。

在快速排序算法中,一个关键操作就是选择基准点(Pivot):元素将被此基准点分开成两部分。最简单的基准点选择算法是使用第一个或者最后一个元素,但这在排列已部分有序的序列上性能很糟。Niklaus Wirth为此设计了一个快速排序的变体,使用处于中间的元素来防止在某些特定序列上性能退化为的状况。这个3基准中位数选择算法从序列的第一,中间和最后一个元素获取中位数来作为基准,虽然这个算法在现实世界的数据上性能表现良好,但经过精心设计的序列仍能大幅降低此算法性能。这样就有攻击者精心设计序列发送到因特网服务器以进行拒绝服务(DoS)攻击的潜在可能性。

Musser研究指出,在为3基准中位数选择算法精心设计的100,000个元素序列上,introsort的运行时间是快速排序的1 / 200。在Musser的算法中,最终较小范围内数据的排序由Sedgewick提出的小数据排序算法完成。

在2000年6月,SGI的C++标准模板库的stl_algo.h中的不稳定排序算法采用了Musser的introsort算法。在此实现中,切换到插入排序的数据量阈值为16个。

参考文献

  • Musser, David. Introspective Sorting and Selection Algorithms. Software: Practice and Experience (Wiley). 1997, 27 (8): 983–993. 
  • Niklaus Wirth. "Algorithms and Data Structures". Prentice-Hall, Inc., 1985. ISBN 0-13-022005-1.

外部链接

  • "A guide to Introsort" Paper created over the course of a student research project by Ralph Unden. Contains a complete implementation in Java.

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