排序模板

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• 快速排序
• 堆排序

目的在于复习常见的排序题型和实现方式。

快速排序

时间复杂度：最坏情况为\(O\left(n^{2}\right)\)；平均时间复杂度为\(O\left(n \log _{2} n\right)\)；
空间复杂度为：最坏情况\(O(n)\)，当退化为冒泡排序；最好情况为\(O(\log_2{n})\),递归调用需要保存一些数据；

class Solution {
public:
    vector<int> sortArray(vector<int>& nums) {
        quicksort(nums,0,nums.size()-1);
        return nums;
    }

    void quicksort(vector<int>& nums,int l,int r){
        if(l>=r) return;
        int i = l-1,j=r+1,x=nums[(l+r)>> 1];
        while(i<j)
        {
            while(nums[++i] < x);
            while(nums[--j]> x);
            if(i<j) {
                int t = nums[i];
                nums[i] = nums[j];
                nums[j] = t;
            }
        }
        quicksort(nums,l,j);
        quicksort(nums,j+1,r);
    }
};

堆排序

时间复杂度：buildMaxHeap为\(O(n)\);maxHeapify为\(O(\log_2{n})\);算法平均和最坏时间复杂度均为\(O(n\log_2{n})\);
空间复杂度为:\(O(1)\)

class Solution {
public:
    vector<int> sortArray(vector<int>& nums) {
        heapSort(nums);
        return nums;
    }

    void heapSort(vector<int> &nums){
        int len = (int)nums.size() -1;
        buildMaxHeap(nums,len);
        for(int i=len;i>=1;--i){
            swap(nums[i],nums[0]);
            len -=1;
            maxHeapify(nums,0,len);
        }
    }

    //创建最大堆
    void buildMaxHeap(vector<int> & nums,int len){
        //i从最后一个父节点开始调整
        for(int i=len/2;i>=0;--i){
            maxHeapify(nums,i,len);
        }
    }

    //最大堆调整，将堆的末端子节点作调整，使得子节点永远小于父节点
    void maxHeapify(vector<int> & nums,int i,int len){
        for(;(i<<1) + 1 <= len;){
            int lson  = (i<<1) + 1;
            int rson = (i<<1) + 2;
            int large;
            if(lson <= len && nums[lson] > nums[i]){
                large = lson;
            } else {
                large = i;
            }

            if(rson <= len && nums[rson] > nums[large]){
                large = rson;
            }
            
            if(large != i){
                swap(nums[i],nums[large]);
                i = large;
            } else {
                break;
            }
        }
    }

    void swap(int &i,int &j){
        int t  = i;
        i = j;
        j = t;
    }
};

参考链接：
快速排序部分
[1] 快速排序时间复杂度分析 - ciwei的文章 - 知乎
[2] 快速排序模板 - 程序员阿sir的文章 - 知乎