python的一些基本排序算法

1、插入排序

工作原理：通过构建有序序列，对于未排序数据，在已排序序列中，从后向前扫描，找到相应位置并插入。
插入排序是最重要的简单排序方法，原因：

• 实现简单
• 自然的稳定性和适应性

def insert_sort(L):
    for i in range(1, len(L)):
        # 从第i个元素开始向前比较，如果小于前一个元素，交换位置
        for j in range(i, 0, -1):
            if L[j] < L[j-1]:
                L[j], L[j-1] = L[j-1], L[j]
    return L

2、选择排序

工作原理：在未排序序列中找到最小元素，放到排序序列的起始位置，然后再从剩余未排序元素中继续寻找最小元素，放到已排序序列的末尾。
选择排序比较低效，因为每次选择一个元素，都是从头开始做一遍完全的比较，在整个排序中做了很多重复的工作。

def select_sort(L):
    for i in range(len(L)-1):
        k = i
        for j in range(i, len(L)):  # k是已知最小元素的位置
            if L[j] < L[k]:
                k = j
            if i != k:  # L[k]是确定的最小元素，检查是否需要交换
                L[i], L[k] = L[k], L[i]
    return L

3、冒泡排序

冒泡排序是一种典型的通过交换元素消除逆序实现排序的方法，基本操作是反复比较和交换。

def bubble_sort(L):
    for i in range(len(L)):
        for j in range(1, len(L)):
            if L[j-1] > L[j]:
                L[j-1], L[j] = L[j], L[j-1]
    return L

改进版本：
增加了一个Nfound来标记是否存在逆序，如果不存在立即结束循环，可能提高效率

def bubble_sort(L):
    for i in range(len(L)):
        Nfound = True
        for j in range(1, len(L)):
            if L[j-1] > L[j]:
                L[j], L[j-1] = L[j-1], L[j]
                Nfound = False
        if Nfound:
            break
    return L

4、快速排序

快速排序是一种著名的排序算法，采用了递归方式，是实践中平均速度最快的算法之一。

def quick_sort(L, l, r):
    # l即left，左索引，r即right，右索引
    if l >= r:
        return
    i = l
    j = r
    pivot = L[i]
    # while将大于中枢值pivot的元素放在其右边，小于其的放在左边
    while i < j:
        while i < j and L[j] >= pivot:
            j -= 1
        if i < j:
            L[i] = L[j]
            i += 1
        while i < j and L[i] <= pivot:
            i += 1
        if i < j:
            L[j] = L[i]
    L[i] = pivot
    # 划分的区域继续进行此逻辑，直到所有的区域i=j
    quick_sort(L, l, i-1)
    quick_sort(L, i+1, r)
    return L

5、希尔排序

希尔排序是直接插入排序算法的一种更高效的改进版本，原理是不断将序列划切分，直到步长为1时使用简单的插入排序。

def shell_sort(L):
    n = len(L)
    step = int(n/2)
    while step > 0:
        for i in range(step, n):
            j = i
            while j >= step and L[j - step] > L[j]:
                L[j - step], L[j] = L[j], L[j - step]
                j -= step
        step = int(step/2)
    return L

6、并归排序

归并排序的思想就是先递归分解数组，再合并数组。将数组分解最小之后，然后合并两个有序数组，基本思路是比较两个数组的最前面的数，谁小就先取谁，取了后相应的指针就往后移一位。然后再比较，直至一个数组为空，最后把另一个数组的剩余部分复制过来即可。

def merge_sort(L):
    if len(L) <= 1:
        return L
    # 二分分解
    num = int(len(L) / 2)
    left = merge_sort(L[:num])
    right = merge_sort(L[num:])
    # 合并
    return merge(left, right)


def merge(left, right):
    """合并操作，将两个有序数组left[]和right[]合并成一个大的有序数组"""
    # left与right的下标指针
    l, r = 0, 0
    result = []
    while l < len(left) and r < len(right):
        if left[l] < right[r]:
            result.append(left[l])
            l += 1
        else:
            result.append(right[r])
            r += 1
    result += left[l:]
    result += right[r:]
    return result