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第10章排序10.1 知识点分析1．排序基本概念：（1）排序将数据元素的任意序列，重新排列成一个按关键字有序（递增或递减）的序列的过程称为排序。
（2）排序方法的稳定和不稳定若对任意的数据元素序列，使用某个排序方法，对它按关键字进行排序，若对原先具有相同键值元素间的位置关系，排序前与排序后保持一致，称此排序方法是稳定的；反之，则称为不稳定的。
（3）内排序整个排序过程都在内存进行的排序称为内排序，本书仅讨论内排序。
（4）外排序待排序的数据元素量大，以致内存一次不能容纳全部记录，在排序过程中需要对外存进行访问的排序称为外排序。
2．直接插入排序直接插入排序法是将一个记录插到已排序好的有序表中，从而得到一个新的，记录数增1的有序表。
3．二分插入排序二分插入排序法是用二分查找法在有序表中找到正确的插入位置，然后移动记录，空出插入位置，再进行插入的排序方法。
4．希尔排序希尔排序的基本思想是：先选取一个小于n的整数d1作为第一个增量，把待排序的数据分成d1个组，所有距离为d1的倍数的记录放在同一个组内，在各组内进行直接插入排序，每一趟排序会使数据更接近于有序。
然后，取第二个增量d2，d2< d1，重复进行上述分组和排序，直至所取的增量d i=1（其中d i< d i-1 < ……< d2< d1），即所有记录在同一组进行直接插入排序后为止。
5．冒泡排序冒泡法是指每相邻两个记录关键字比大小，大的记录往下沉（也可以小的往上浮）。
每一遍把最后一个下沉的位置记下，下一遍只需检查比较到此为止；到所有记录都不发生下沉时，整个过程结束。
6．快速排序快速排序法是通过一趟排序，将待排序的记录组分割成独立的两部分，其中前一部分记录的关键字均比枢轴记录的关键字小；后一部分记录的关键字均比枢轴记录的关键字大，枢轴记录得到了它在整个序列中的最终位置并被存放好。
第二趟再分别对分割成两部分子序列，再进行快速排序，这两部分子序列中的枢轴记录也得到了最终在序列中的位置而被存放好，并且它们又分别分割出独立的两个子序列……。
第10章排序一、选择题1．某内排序方法的稳定性是指( D )。
【南京理工大学 1997 一、10（2分）】A．该排序算法不允许有相同的关键字记录 B．该排序算法允许有相同的关键字记录C．平均时间为0（n log n）的排序方法 D．以上都不对2．下面给出的四种排序法中( D )排序法是不稳定性排序法。
【北京航空航天大学 1999 一、10 （2分）】 A. 插入 B. 冒泡 C. 二路归并 D. 堆积3．下列排序算法中，其中（D ）是稳定的。
【福州大学 1998 一、3 (2分)】A. 堆排序，冒泡排序B. 快速排序，堆排序C. 直接选择排序，归并排序D. 归并排序，冒泡排序4．稳定的排序方法是（ B ）【北方交通大学 2000 二、3（2分）】A．直接插入排序和快速排序 B．折半插入排序和起泡排序C．简单选择排序和四路归并排序 D．树形选择排序和shell排序5．下列排序方法中，哪一个是稳定的排序方法？（ B ）【北方交通大学 2001 一、8（2分）】A．直接选择排序 B．二分法插入排序 C．希尔排序 D．快速排序6. 快速排序方法在（ D ）情况下最不利于发挥其长处。
【燕山大学 2001 一、3 （2分）】A. 要排序的数据量太大B. 要排序的数据中含有多个相同值C. 要排序的数据个数为奇数D. 要排序的数据已基本有序7. 以下序列不是堆的是( D )。
【西安电子科技大学 2001应用一、5 （2分）】A. (100,85,98,77,80,60,82,40,20,10,66)B. (100,98,85,82,80,77,66,60,40,20,10)C. (10,20,40,60,66,77,80,82,85,98,100)D. (100,85,40,77,80,60,66,98,82,10,20)8．下列四个序列中，哪一个是堆（ C ）。
【北京工商大学 2001 一、8 （3分）】A. 75,65,30,15,25,45,20,10B. 75,65,45,10,30,25,20,15C. 75,45,65,30,15,25,20,10D. 75,45,65,10,25,30,20,159．从未排序序列中依次取出一个元素与已排序序列中的元素依次进行比较，然后将其放在已排序序列的合适位置，该排序方法称为( A )排序法。
第十章排序一、单项选择题1.有一组序列48,36,68,99,75,24,58,52进行快速排序，要求结果按从小到大排序，则进行一次划分之后结果为_____。
A. (24 28 36) 48 (52 68 75 99)B. (28 36 24) 48 (75 99 68 52)C. (36 68 99) 48 (75 24 28 52)D. (28 36 24) 48 (99 75 68 52)2.已知两个有序表，若要将它们组合成一个新的有序表，最好的方法是_____。
A. 希尔排序B. 二分插入排序C. 合并排序D. 冒泡排序3.排序译意风稳定的和不稳定的之分，下列四个说法中，只有______是正确的。
A. 快速排序是稳定的排序方法B. 堆排序是不稳定的排序方法C. 希尔排序是稳定的排序方法D. 冒泡排序是不稳定的排序方法4. 下列排序方法中，____方法是不稳定的。
A. 冒泡排序B. 希尔排序C. 冒泡排序D. 直接插入排序5. 下列排序方法中，在待排序的数据已经有序时，花费时间反而最多的是______。
A.快速排序B. 希尔排序C. 冒泡排序D. 堆排序6. 快速排序方法在最好情况下的时间复杂度为______。
A. O(n)B. O(n2)C. O(nlog2n)D.(log2n)7. 下列排序方法中，时间复杂度不受数据初始状态影响，恒为O(n2)的是_______。
A. 堆排序B.冒泡排序C. 直接选择排序D.快速排序8. 依次将待排序序列中的元素和有序子序列合并为一个新的有序子序列的排序方法是____。
A. 快速排序B.插入排序C. 冒泡排序D. 堆排序9. 在表R中排序前已按键值递增顺序排序，则_____方法的比较次数最少。
A. 直接插入排序B. 快速排序C. 归并排序D. 选择排序10. 已知表A中每个元素距其最终位置不远，采用______方法最节省时间。
A. 堆排序B. 冒泡排序C. 快速排序D. 直接选择排序11. 在下列排序方法中，字比较的次数与记录的初始排列次序无关的是______。
9.1选择题1．从末排序的序列中依次取出一个元素与已排序序列中的元素依次进行比较，然后将其放在排序序列的合适位置，该排序方法称为（）排序法。
A）插入B）选择C）希尔D）二路归并【答案】A2．下面各种排序方法中，最好情况下时间复杂度为O(n)的是（）A）快速排序B）直接插入排序C）堆排序D）归并排序【答案】B3．用某种排序方法对线性表（25,84,21,47,15,27,68,35,20）进行排序时，无序序列的变化情况如下：25 84 21 47 15 27 68 35 2020 15 21 25 47 27 68 35 8415 20 21 25 35 27 47 68 8415 20 21 25 27 35 47 68 84则所采用的排序方法是（）Ａ）选择排序Ｂ）希尔排序Ｃ）归并排序Ｄ）快速排序【答案】Ｄ4．下面给出的四种排序法中，（）排序是不稳定排序法。
A）插入B）冒泡C）二路归并D）堆【答案】D5．快速排序方法在（）情况下最不利于发挥其长处。
Ａ）要排序的数据量太大Ｂ）要排序的数据中含有多个相同值Ｃ）要排序的数据已基本有序Ｄ）要排序的数据个数为奇数【答案】Ｃ6．一组记录的关键码为（46,79,56,38,40,84），则利用快速排序的方法，以第一个记录为基准得到的一次划分结果为（）Ａ）38,40,46,56,79,84B）40,38,46,79,56,84C）40,38,46,56,79,84D）40,38,46,84,56,79【答案】Ｃ7．对记录的关键码{50，26，38，80，70，90，8，30，40，20}进行排序，各趟排序结束时的结果为：50,26,38,80,70,90 ,8,30,40,2050,8,30,40,20,90,26,38,80,7026,8,30,40,20,80,50,38,90,708,20,26,30,38,40,50,70,80,90其使用的排序方法是（）A）快速排序B）基数排序C）希尔排序D）归并排序【答案】C8．以下序列不是堆的是（）A）100,85,98,77,80,60,82,40,20,10,66B）100,98,85,82,80,77,66,60,40,20,10C）10,20,40,60,66,77,80,82,85,98,100D）100,85,40,77,80,60,66,98,82,10,20【答案】D【解析】根据堆采用完全二叉树的顺序存储形式及堆的特点，因第一个结点即根结点关键字值最大，则应建立一个大根堆，但依据此数据序列建立起堆后关键字值为40的左右孩子结点分别为60、66，不符合大根堆特点。
第10章排序一、基础知识题10.1 基本概念：内排序，外排序，稳定排序，不稳定排序，顺串，败者树，最佳归并树。
【解答】⑴内排序和外排序若整个排序过程不需要访问外存便能完成，则称此类排序问题为内部排序；反之，若参加排序的记录数量很大，整个序列的排序过程不可能在内存中完成，则称此类排序问题为外部排序。
内部排序适用于记录个数不多的文件，不需要访问外存，而外部排序适用于记录很多的大文件，整个排序过程需要在内外存之间多次交换数据才能得到排序的结果。
⑵稳定排序和不稳定排序假设待排序记录中有关键字K i=K j（i≠j），且在排序前的序列中R i领先于R j。
经过排序后，R i与R j的相对次序保持不变（即R i仍领先于R j），则称这种排序方法是稳定的，否则称之为不稳定的。
⑶顺串外部排序通常经过两个独立的阶段完成。
第一阶段，根据内存大小，每次把文件中一部分记录读入内存，用有效的内部排序方法（如快速排序、堆排序等）将其排成有序段，这有序段又称顺串或归并段。
⑷败者树败者树为提高外部排序的效率而采用的，是由参加比赛的n个元素作叶子结点而得到的完全二叉树。
每个非叶（双亲）结点中存放的是两个子结点中的败者数据,而让胜者去参加更高一级的比赛。
另外,还需增加一个结点,即结点0,存放比赛的全局获胜者。
⑸最佳归并树在外部排序的多路平衡归并的k叉树中，为了提高效率减少对外存的读写次数，按哈夫曼树构造的k叉树称最佳归并树。
这棵树中只有度为0和度为k的结点。
若用m表示归并段个数，用n k表示度为k的个数，若(m-1)%(k-1)=0，则不需增加虚段，否则应附加k-(m-1)%(k-1)-1个虚段（即第一个k路归并使用(m-1)%(k-1)+1个归并段）。
10.2设待排序的关键字序列为(15， 21， 6， 30， 23， 6′， 20， 17)，试分别写出使用以下排序方法每趟排序后的结果。
并说明做了多少次比较。
(1) 直接插入排序(2) 希尔排序(增量为5，2，1) (3) 起泡排序(4) 快速排序(5) 直接选择排序 (6) 锦标赛排序(7) 堆排序(8) 二路归并排序 (9) 基数排序【解答】(1) 直接插入排序初始关键字序列： 15，21，6，30，23，6′，20，17第一趟直接插入排序：【15，21】第二趟直接插入排序：【6，15，21】第三趟直接插入排序：【6，15，21，30】第四趟直接插入排序：【6，15，21，23，30】第五趟直接插入排序：【6，6′，15，21，23，30】第六趟直接插入排序：【6，6′，15，20，21，23，30】第七趟直接插入排序：【6，6′，15，17，20，21，23，30】 (2) 希尔排序(增量为5，2，1)初始关键字序列： 15，21，6，30，23，6′，20，17第一趟希尔排序： 6′，20，6，30，23，15，21，17第二趟希尔排序： 6′，15，6，17，21，20，23，30第三趟希尔排序： 6′，6，15，17，20，21，23，30(3) 起泡排序初始关键字序列：15，21，6，30，23，6′，20，17第一趟起泡排序：15，6，21，23，6′，20，17，30第二趟起泡排序：6，15，21，6′，20，17，23，30第三趟起泡排序：6，15，6′，20，17，21，23，30第四趟起泡排序：6，6′，15，17，20，21，30，23第五趟起泡排序：6，6′，15，17，20，21，30，23(4) 快速排序初始关键字序列： 15，21，6，30，23，6′，20，17第一趟快速排序：【6′，6】15【30，23，21，20，17】第二趟快速排序： 6′，6， 15【17，23，21，20】30第三趟快速排序： 6′，6， 15，17【23，21，20】30第四趟快速排序： 6′，6， 15，17，【20，21】23，30第五趟快速排序： 6，6′，15，17，20，21，30，23(5) 直接选择排序初始关键字序列： 15，21，6，30，23，6′，20，17第一趟直接选择排序： 6，21，15，30，23，6′，20，17第二趟直接选择排序： 6，6′，15，30，23，21，20，17第三趟直接选择排序： 6，6′，15，30，23，21，20，17第四趟直接选择排序： 6，6′，15，17，23，21，20，30第五趟直接选择排序： 6，6′，15，17，20，21，23，30第六趟直接选择排序： 6，6′，15，17，20，21，23，30第七趟直接选择排序： 6，6′，15，17，20，21，23，30(6) 锦标赛排序初始关键字序列： 15，21，6，30，23，6′，20，17666’1566’1715216306’20 176’15 6’15 306’17 15 21∞30 23 6’20 171523153023171521∞3023∞2017锦标赛排序的基本思想是：首先对n个待排序记录的关键字进行两两比较，从中选出⎡n/2⎤个较小者再两两比较，直到选出关键字最小的记录为止，此为一趟排序。
我们将一趟选出的关键字最小的记录称为“冠军”，而“亚军”是从与“冠军”比较失败的记录中找出，具体做法为：输出“冠军”后，将（冠军）叶子结点关键字改为最大，继续进行锦标赛排序，直到选出关键字次小的记录为止，如此循环直到输出全部有序序列。
上面给出了排在前三个的记录，详细过程略。
(7) 堆排序初始关键字序列：15，21，6，30，23，6′，20，17初始堆： 6，17，6’，21，23，15，20，30第一次调堆： 6’，17，15， 21，23，30，20，【6】第二次调堆： 15，17，20，21，23，30，【6’，6】第三次调堆： 17，21，20，30，23，【15，6’，6】度均为1,排序完毕。
当n=7时,k=3,在最好情况下,第一遍需比较6次,第二遍分别对两个子文件（长度均为3,k=2）进行排序,各需2次,共10次即可。
(2) 在最好情况下快速排序的原始序列实例：4,1,3,2,6,5,7。
(3) 在最坏情况下,若每次用来划分的记录的关键字具有最大(或最小)值,那么只能得到左(或右)子文件,其长度比原长度少1。
因此,若原文件中的记录按关键字递减次序排列,而要求排序后按递增次序排列时,快速排序的效率与冒泡排序相同,其时间复杂度为O(n2)。
所以当n=7时,最坏情况下的比较次数为21次。
(4) 在最坏情况下快速排序的初始序列实例： 7,6,5,4,3,2,1,要求按递增排序。
10.9判断下面的每个结点序列是否表示一个堆，如果不是堆，请把它调整成堆。
(1)100，90，80，60，85，75，20，25，10，70，65，50(2)100，70，50，20，90，75，60，25，10，85，65，80【解答】(1) 是堆(2) 不是堆。
调成大堆： 100,90,80,25,85,75,60,20,10,70,65,5010.10在多关键字排序时，LSD和MSD两种方法的特点是什么？【解答】最高位优先（MSD）法：先对最高位关键字K0进行排序,将序列分成若干子序列,每个子序列中的记录都具有相同的K0值,然后,分别就每个子序列对关键字K1进行排序,按K1值不同再分成若干更小的子序列,……,依次重复,直至最后对最低位关键字排序完成,将所有子序列依次连接在一起,成为一个有序子序列。
最低位优先（LSD）法：先对最低位关键字K d-1进行排序,然后对高一级关键字K d-2进行排序,依次重复,直至对最高位关键字K0排序后便成为一个有序序列。
进行排序时,不必分成子序列,对每个关键字都是整个序列参加排序,但对K i(0<=i<d-1)排序时,只能用稳定的排序方法。
另一方面,按LSD进行排序时,可以不通过关键字比较实现排序,而是通过若干次“分配”和“收集”来实现排序。
10.11给出如下关键字序列321，156，57，46，28，7，331，33，34，63试按链式基数排序方法，列出一趟分配和收集的过程。
【解答】按LSD法→321→156→57→46→28→7→331→33→34→63分配 [0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9]321 33 34 156 57 28331 63 46 7收集→321→331→33→63→34→156→46→57→7→2810.12奇偶交换排序如下所述：对于初始序列A[1]，A[2]，…，A[n]，第一趟对所有奇数i(1<=i<n)，将A[i]和A[i+1]进行比较，若A[i]>A[i+1]，则将两者交换；第二趟对所有偶数i(2<=i<n)，将A[i]和A[i+1]进行比较，若A[i]>A[i+1]，则将两者交换；第三趟对所有奇数i(1<=i<n)；第四趟对所有偶数i(2<=i<n)，…，依次类推直至到整个序列有序为止。
(1) 分析这种排序方法的结束条件。
(2) 写出用这种排序方法对35，70，33，65，24，21，33进行排序时，每一趟的结果。
【解答】(1)排序结束条件为没有交换为止(2)第一趟奇数：35,70,33,65,21,24,33第二趟偶数：35,33,70,21,65,24,33第三趟奇数：33,35,21,70,24,65,33第四趟偶数：33,21,35,24,70,33,65第五趟奇数：21,33,24,35,33,70,65第六趟偶数：21,24,33,33,35,65,70第七趟奇数：21,24,33,33,35,65,70(无交换)第八趟偶数：21,24,33,33,35,65,70(无交换) 结束10.13设某文件经内排序后得到100个初始归并段(初始顺串)，若使用多路归并排序算法，并要求三趟归并完成排序，问归并路数最少为多少？【解答】设归并路数为k,归并趟数为s,则s=⎡logk 100⎤,因⎡logk100⎤=3 ,且k为整数，故k=5,即最少5路归并可以完成排序。
10.14证明：置换-选择排序法产生的初始归并段的长度至少为m。
(m是所用缓冲区的长度)。
【证明】由置换选择排序思想,第一个归并段中第一个元素是缓冲区中最小的元素,以后每选一个元素都不应小于前一个选出的元素,故当产生第一个归并段时（即初始归并段）,缓冲区中m个元素中除最小元素之外,其他m-1个元素均大于第一个选出的元素,即当以后读入元素均小于输出元素时,初始归并段中也至少能有原有的m个元素。
证毕。
10.15设有11个长度(即包含记录的个数)不同的初始归并段，它们所包含的记录个数分别为25，40，16，38，77，64，53，88，9，48，98。
