內省排序

內省排序
概況
類別	排序演算法
資料結構	陣列
複雜度
平均時間複雜度	$O(n\log n)$
最壞時間複雜度	$O(n\log n)$
相關變數的定義

內省排序（英語：Introsort）是由大衛·穆塞爾在1997年設計的排序演算法。這個排序演算法首先從快速排序開始，當遞迴深度超過一定深度（深度為排序元素數量的對數值）後轉為堆積排序。採用這個方法，內省排序既能在常規資料集上實現快速排序的高效能，又能在最壞情況下仍保持$O(n\log n)$的時間複雜度。由於這兩種演算法都屬於比較排序演算法，所以內省排序也是一個比較排序演算法。

在快速排序演算法中，一個關鍵操作就是選擇基準點（Pivot）：元素將被此基準點分開成兩部分。最簡單的基準點選擇演算法是使用第一個或者最後一個元素，但這在排列已部分有序的序列上效能很糟。尼克勞斯·維爾特為此設計了一個快速排序的變體，使用處於中間的元素來防止在某些特定序列上效能退化為$O(n^{2})$的狀況。這個3基準中位數選擇演算法從序列的第一，中間和最後一個元素取得中位數來作為基準，雖然這個演算法在現實世界的資料上效能表現良好，但經過精心設計的「破解序列」仍能大幅降低此變體演算法的效能。這樣就有攻擊者精心設計序列傳送到網際網路伺服器以進行阻斷服務（DoS）攻擊的潛在可能性。

穆塞爾研究指出，在針對3基準中位數選擇演算法設計的100,000個元素的「破解序列」上，內省排序的執行時間是這種3基準快速排序的1 / 200。在穆塞爾的演算法中，最終較小範圍內資料的排序由羅伯特·塞奇威克提出的小資料排序演算法完成。

在2000年6月，SGI的C++標準模板庫的stl_algo.h （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）中的不穩定排序演算法採用了穆塞爾的內省排序演算法。在此實現中，切換到插入排序的資料量閾值為16個。

參考文獻

• Musser, David. Introspective Sorting and Selection Algorithms. Software: Practice and Experience (Wiley). 1997, 27 (8): 983–993 [2011-08-13]. （原始內容存檔於2012-07-16）. 

• Niklaus Wirth. "Algorithms and Data Structures". Prentice-Hall, Inc., 1985. ISBN 0-13-022005-1.

外部連結

• "A guide to Introsort" Paper created over the course of a student research project by Ralph Unden. Contains a complete implementation in Java.