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Evan 的博客

本页面将简要介绍锦标赛排序。

定义锦标赛排序(英文:Tournament sort),又被称为树形选择排序,是 选择排序 的优化版本,堆排序 的一种变体(均采用完全二叉树)。它在选择排序的基础上使用优先队列查找下一个该选择的元素。

引入锦标赛排序的名字来源于单败淘汰制的竞赛形式。在这种赛制中有许多选手参与比赛,他们两两比较,胜者进入下一轮比赛。这种淘汰方式能够决定最好的选手,但是在最后一轮比赛中被淘汰的选手不一定是第二好的——他可能不如先前被淘汰的选手。

过程以 最小锦标赛排序树 为例:

待排序元素是叶子节点显示的元素。红色边显示的是每一轮比较中较小的元素的胜出路径。显然,完成一次"锦标赛"可以选出一组元素中最小的那一个。

每一轮对 nnn 个元素进行比较后可以得到 n2\frac{n}{2}2n​ 个「优胜者」,每一对中较小的元素进入下一轮比较。如果无法凑齐一对元素,那么这个元素直接进入下一轮的比较。

完成一次「锦标赛」后需要将被选出的元素去除。直接将其设置为 ∞\infty∞(这个操作类似 堆排序),然后再次举行「锦标赛」选出次小的元素。

之后一直重复这个操作,直至所有元素有序。

性质稳定性锦标赛排序是一种不稳定的排序算法。

时间复杂度锦标赛排序的最优时间复杂度、平均时间复杂度和最坏时间复杂度均为 O(nlog⁡n)O(n\log n)O(nlogn)。它用 O(n)O(n)O(n) 的时间初始化「锦标赛」,然后用 O(log⁡n)O(\log n)O(logn) 的时间从 nnn 个元素中选取一个元素。

空间复杂度锦标赛排序的空间复杂度为 O(n)O(n)O(n)。

实现"C++"

int n, a[maxn], tmp[maxn << 1];

int winner(int pos1, int pos2) {

int u = pos1 >= n ? pos1 : tmp[pos1];

int v = pos2 >= n ? pos2 : tmp[pos2];

if (tmp[u] <= tmp[v]) return u;

return v;

}

void creat_tree(int &value) {

for (int i = 0; i < n; i++) tmp[n + i] = a[i];

for (int i = 2 * n - 1; i > 1; i -= 2) {

int k = i / 2;

int j = i - 1;

tmp[k] = winner(i, j);

}

value = tmp[tmp[1]];

tmp[tmp[1]] = INF;

}

void recreat(int &value) {

int i = tmp[1];

while (i > 1) {

int j, k = i / 2;

if (i % 2 == 0 && i < 2 * n - 1)

j = i + 1;

else

j = i - 1;

tmp[k] = winner(i, j);

i = k;

}

value = tmp[tmp[1]];

tmp[tmp[1]] = INF;

}

void tournament_sort() {

int value;

creat_tree(value);

for (int i = 0; i < n; i++) {

a[i] = value;

recreat(value);

}

}"Python"

n = 0

a = [0] * maxn

tmp = [0] * maxn * 2

def winner(pos1, pos2):

u = pos1 if pos1 >= n else tmp[pos1]

v = pos2 if pos2 >= n else tmp[pos2]

if tmp[u] <= tmp[v]:

return u

return v

def creat_tree():

for i in range(0, n):

tmp[n + i] = a[i]

for i in range(2 * n -1, 1, -2):

k = int(i / 2)

j = i - 1

tmp[k] = winner(i, j)

value = tmp[tmp[1]]

tmp[tmp[1]] = INF

return value

def recreat():

i = tmp[1]

while i > 1:

j = k = int(i / 2)

if i % 2 == 0 and i < 2 * n - 1:

j = i + 1

else:

j = i - 1

tmp[k] = winner(i, j)

i = k

value = tmp[tmp[1]]

tmp[tmp[1]] = INF

return value

def tournament_sort():

value = creat_tree()

for i in range(0, n):

a[i] = value

value = recreat()外部链接Tournament sort - Wikipedia

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