在计算机科学的世界里,排序算法是基础而又至关重要的部分。通常认为,最好的排序算法时间复杂度为O(n*log(n)),然而,是否存在一种算法,能够突破这一限制,实现O(n)的复杂度呢?本文将尝试探讨这一问题,并介绍一种基于整数特性的排序算法——网格排序法。
一位朋友曾提到,存在一种时间复杂度为O(n)的排序算法。起初,认为这是不可能的,因为根据现有的知识,最好的排序算法也不过是O(n*log(n))。然而,经过深入研究,发现这种算法确实存在,并且是基于整数特性的一种创新方法。
在本文中,将探索一系列排序算法,并参考了《Numerical Recipes in C》一书。这本书详细介绍了多种排序算法,并提供了C语言的源代码和解释。对于任何优秀的程序员来说,掌握排序技巧是不可或缺的一部分。
本章将处理以下任务:
对于基本的排序任务,即排序N个元素,最好的算法需要大约n*log2(n)次操作。算法的发明者试图将这个估计前面的常数减小到尽可能小的值。其中两个最好的算法是C.A.R. Hoare发明的“快速排序”和J.W.J. Williams发明的“堆排序”。
网格排序法是一种基于数字特性的排序方法。网格的特性是使用二维值进行分隔排序。这种方法表明,对于一个数字,存在两个其他变量,并且方程式就是通常用于极坐标中的笛卡尔坐标系的距离。
假设想对以下数字列表进行排序:
11 62 88 30 5 45 13 70 76
可以给出这个数字列表的另一种排列方式。但是,这些数字只有一种排列方式是按升序排列的。提议使用网格来帮助排序。
根据网格排序法,其复杂度为O(n)。首先,列表被迭代一次,因此需要n次循环。其次,有两种方式:可以通过读取网格来重新创建列表的升序(或降序)。复杂度会随着+b^2而变化。网格有特殊的格式:例如,两位数在网格中被建模为20个整数值的10位。10个值用于处理水平线,另外10个值用于垂直列。
当列表中有N个元素,每个元素最多有k位数字时,存在一个最优的网格维度(2、3或更多)和每个维度的基数,这也被称为代数中的Ker(F)。
这个方程是一个二次多项式。这个方程中的1意味着它是一个只有一个转折点的序列。如果不是1,它可能是一个连续距离的数字,每个项都以相同的距离间隔。最终,两个方程给出了所有元素的总和和最大的元素(由变量x标识)的距离和解决方案。
尽管可以计算每个项目的具体位置并与其他项目交换,但不能浏览列表以找到特定项目及其放置位置。同样,不能将一个项目插入到已排序的列表中,因为插入的项目会移动所有后续的项目。