十大经典排序方法的原理（动画版）

李玮

1. 冒泡排序1.1 算法步骤

• 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。
• 对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。这步做完后，最后的元素会是最大的数。
• 针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。
• 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。
  

1.2 动画演示

2. 选择排序2.1 算法步骤

• 首先在未排序序列中找到最小（大）元素，存放到排序序列的起始位置
• 再从剩余未排序元素中继续寻找最小（大）元素，然后放到已排序序列的末尾。
• 重复第二步，直到所有元素均排序完毕。
  

2.2 动画演示

3. 插入排序3.1 算法步骤

• 将第一待排序序列第一个元素看做一个有序序列，把第二个元素到最后一个元素当成是未排序序列。
• 从头到尾依次扫描未排序序列，将扫描到的每个元素插入有序序列的适当位置。（如果待插入的元素与有序序列中的某个元素相等，则将待插入元素插入到相等元素的后面。）
  

3.2 动画演示

4. 希尔排序4.1 算法步骤

• 选择一个增量序列 t1，t2，……，tk，其中 ti > tj, tk = 1；
• 按增量序列个数 k，对序列进行 k 趟排序；
• 每趟排序，根据对应的增量 ti，将待排序列分割成若干长度为 m 的子序列，分别对各子表进行直接插入排序。仅增量因子为 1 时，整个序列作为一个表来处理，表长度即为整个序列的长度。
  

4.2 动画演示

5. 归并排序5.1 算法步骤

• 申请空间，使其大小为两个已经排序序列之和，该空间用来存放合并后的序列；
• 设定两个指针，最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置；
• 比较两个指针所指向的元素，选择相对小的元素放入到合并空间，并移动指针到下一位置；
• 重复步骤 3 直到某一指针达到序列尾；
• 将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾。
  

5.2 动画演示

6. 快速排序6.1 算法步骤

• 从数列中挑出一个元素，称为 “基准”（pivot）;
• 重新排序数列，所有元素比基准值小的摆放在基准前面，所有元素比基准值大的摆在基准的后面（相同的数可以到任一边）。在这个分区退出之后，该基准就处于数列的中间位置。这个称为分区（partition）操作；
• 递归地（recursive）把小于基准值元素的子数列和大于基准值元素的子数列排序；
  

6.2 动画演示

7. 堆排序7.1 算法步骤

• 创建一个堆 H[0……n-1]；
• 把堆首（最大值）和堆尾互换；
• 把堆的尺寸缩小 1，并调用 shift_down(0)，目的是把新的数组顶端数据调整到相应位置；
• 重复步骤 2，直到堆的尺寸为 1。
  

7.2 动画演示

8. 计数排序8.1 算法步骤

• 花O(n)的时间扫描一下整个序列 A，获取最小值 min 和最大值 max
• 开辟一块新的空间创建新的数组 B，长度为 ( max - min + 1)
• 数组 B 中 index 的元素记录的值是 A 中某元素出现的次数
• 最后输出目标整数序列，具体的逻辑是遍历数组 B，输出相应元素以及对应的个数
  

8.2 动画演示

9. 桶排序9.1 算法步骤

• 设置固定数量的空桶。
• 把数据放到对应的桶中。
• 对每个不为空的桶中数据进行排序。
• 拼接不为空的桶中数据，得到结果
  

9.2 动画演示

10. 基数排序10.1 算法步骤

• 将所有待比较数值（正整数）统一为同样的数位长度，数位较短的数前面补零
• 从最低位开始，依次进行一次排序
• 从最低位排序一直到最高位排序完成以后, 数列就变成一个有序序列
  

10.2 动画演示