快速排序、归并排序、堆排序三种算法性能比较
快速排序、归并排序、堆排序三种排序算法的性能谁最好呢？网上查了一下说快速排序最快、其次是归并排序，最差的是堆排序；而理论上三种排序算法的时间复杂度都是O(nlogn)，只不过快速排序最差的会达到O(n^2)，但是数据的随机性会消除这一影响，今天就来实际比较一下：
1 #include <iostream> 2 #include<time.h> 3 using namespace std; 4 #define MAX 100000000 5 int data1[MAX],data2[MAX],data3[MAX],temp[MAX]; 6 //快速排序 7 void QuickSort(int data[],int i,int j) 8 { 9 if(i>=j) return; 10 int low = i; 11 int high = j; 12 int key = data[low]; 13 while(low<high) 14 { 15 while(high>low && data[high]>=key) --high; 16 data[low] = data[high]; 17 while(low<high && data[low]<key) ++low; 18 data[high] = data[low]; 19 } 20 data[low] = key; 21 QuickSort(data,i,low-1); 22 QuickSort(data,low+1,j); 23 } 24 //归并排序 25 26 void MergeJudge(int data[],int first,int mid,int last,int temp[]) 27 { 28 int k=0; 29 int i=first,j = mid+1; 30 while(i<=mid && j<=last) 31 { 32 if(data[i] < data[j]) 33 temp[k++] = data[i++] ; 34 else 35 temp[k++] = data[j++] ; 36 } 37 while(i<=mid) temp[k++] = data[i++]; 38 while(j<=last) temp[k++] = data[j++]; 39 for(int i = 0;i<k;i++) data[first+i] = temp[i]; 40 } 41 42 void MergeSort(int data[],int first,int last,int temp[]) 43 { 44 if(first>=last) return; 45 int mid = (first + last) /2; 46 MergeSort(data,first,mid,temp); 47 MergeSort(data,mid+1,last,temp); 48 MergeJudge(data,first,mid,last,temp); 49 } 50 51 inline void swap(int& a,int& b) 52 { 53 int t = a; 54 a = b; 55 b = t; 56 } 57 //堆排序 58 void HeapJudge(int data[],int index,int n) 59 { 60 while(index<n) 61 { 62 int left = index * 2 + 1; 63 int right = index * 2 + 2; 64 int max = index; 65 if(left<n && data[max] < data[left]) max = left; 66 if(right<n && data[max] < data[right]) max = right; 67 if(max == index) break; 68 swap(data[max],data[index]); 69 index = max; 70 } 71 } 72 73 74 75 void HeapSort(int data[],int n) 76 { 77 for(int i=n/2-1 ; i>=0 ; i--) 78 { 79 HeapJudge(data,i,n); 80 } 81 for(int i = n-1;i>=0;i--) 82 { 83 swap(data[0],data[i]); 84 HeapJudge(data,0,i); 85 } 86 } 87 88 void print(int data[],int n) 89 { 90 for(int i=0;i<n;i++) 91 { 92 printf("%d ",data[i]); 93 } 94 printf("\n"); 95 } 96 bool check(int data[],int n) 97 { 98 for(int i=0;i<n-1;i++) 99 { 100 if(data[i]>data[i+1]) return false; 101 } 102 return true; 103 } 104 int main() 105 { 106 srand(unsigned int(time(0))); 107 while(1) 108 { 109 110 int n; 111 scanf("%d",&n); 112 for(int i=0;i<n;i++) 113 { 114 data1[i] = rand(); 115 data2[i]=data1[i]; 116 data3[i]=data1[i]; 117 } 118 printf("数据数量：%d\n",n); 119 double start = clock(); 120 QuickSort(data1,0,n-1); 121 double end = clock(); 122 if(n<=10) print(data1,n); 123 printf("快速排序：%.02lf ms\n",end-start); 124 if(!check(data1,n)) printf("快速排序出错！"); 125 126 start = clock(); 127 MergeSort(data2,0,n-1,temp); 128 end = clock(); 129 if(n<=10) print(data2,n); 130 printf("归并排序：%.02lf ms\n",end-start); 131 if(!check(data2,n)) printf("归并排序出错！"); 132 133 start = clock(); 134 HeapSort(data3,n); 135 end = clock(); 136 if(n<=10) print(data3,n); 137 printf("堆排序：%.02lf ms\n",end-start); 138 if(!check(data3,n)) printf("堆排序出错！"); 139 } 140 141 return 0; 142 }
从上面数据可以看得出来：在数据量小的时候快速排序当属第一，堆排序最差，但随着数据的不断增大归并排序的性能会逐步赶上并超过快速排序，性能成为三种算法之首。可能在数据量大到一定数量时，快速排序的堆栈开销比较大，所以在性能上大打折扣，甚至堆排序的性能也能好过它，但总体上来说快速排序表现的还是比较优秀的。
