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5种排序算法的实现(python)

5种排序算法的实现(python)

作者: 新欣enjoy | 来源:发表于2021-04-21 10:32 被阅读0次

    包括冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序和归并排序。前三者的时间复杂度为O(n*n),后两者的时间复杂度为O(nlogn),两者的基本思想都是分治和递归。

    1. 冒泡排序

    def buble_sort(nums):
        n=len(nums)
        for i in range(n):
            ## j的边界值需要满足,j+1<n-1.range(n-1)无法取到最后一个值
            for j in range(0,n-i-1):
                if nums[j]>nums[j+1]:
                    nums[j],nums[j+1]=nums[j+1],nums[j]
    
        return nums
    
    
    

    2. 选择排序。选择一个元素,判断是否是最小的元素。

    https://www.runoob.com/python3/python-selection-sort.html

    def select_sort(nums):
        n=len(nums)
        for i in range(n):
            min_index=i
            for j in range(i+1,n):
                if nums[j]<nums[min_index]:
                    min_index=j
            ## 只有当位置发生改变时,才交换
            if min_index != i:
                nums[i],nums[min_index]=nums[min_index],nums[i]
    
        return nums
    
    
    
    

    3. 插入排序。将当前元素插入到已排序的序列的正确的位置

    https://www.runoob.com/python3/python-insertion-sort.html

    def insert_sort(nums):
        n=len(nums)
        for i in range(1,n):
            j=i
            ## 若当前元素小于该元素之前的所有元素,先保存当前元素的值,再将其之前的元素逐一后移,最后将该元素放到合适的位置
            while j>0:
                if nums[j-1]>nums[j]:
                    nums[j-1],nums[j]=nums[j],nums[j-1]
                j -= 1
    
        return nums
    
    ## 以下方法较上述方法,交换方式略微不同
    def insert_sort2(nums):
        n=len(nums)
        for i in range(1,n):
            key=nums[i]
            j=i-1
            ## 若当前元素小于该元素之前的所有元素,先保存当前元素的值,再将其之前的元素逐一后移,最后将该元素放到合适的位置
            while j>=0 and nums[j]>key:
                nums[j+1] = nums[j] ## 后移一位
                j -= 1
            nums[j+1] = key ## 将元素放到正确的位置.注意是j+1
    
        return nums
    
    
    

    4. 快速排序。分治和递归的思想结合。时间复杂度是nlogn。

    https://blog.csdn.net/weixin_43250623/article/details/88931925

    def quick_sort(nums,start,end):
        if start >= end: ## 相等,退出递归
            return
        low,high=start,end
        ```
        中间元素的选取,影响后面比较的顺序。
        当mid=nums[low]时,则应先从右往左比较,再从左往右比较。
        目的是保证nums[low] 能被替换为正确的元素。如果比较顺序相反,则不能得到正确的结果。
        ```
        mid=nums[low]
        ## 比mid 元素大的放到右边,比mid元素小的放到左边
        while low<high :
            while low < high and nums[high]>=mid:
                high -= 1
            nums[low]=nums[high]
    
            while low < high and nums[low]<mid:
                low += 1
            nums[high]=nums[low]
    
        nums[low] = mid
    
        ## 从基准元素的靠左一位开始递归。此处也不必再比较中间元素mid,因为它已经放到了正确的位置
        quick_sort(nums,start,low-1) 
        quick_sort(nums,low+1,end)
    
    
    

    5. 归并排序。也是分治和递归思想的结合,时间复杂度也是nlogn,但是比快排算法需要更多的空间,因为需要另外开辟一个数组。

    https://blog.csdn.net/qq_36813467/article/details/88848415

    def merge_sort(alist):
        if len(alist)<=1:
            return alist
    
        mid=len(alist)//2
        left=merge_sort(alist[:mid])
        right=merge_sort(alist[mid:])
    
        return merge(left,right)
    
    ## 需要另开一个列表存储已排序的序列
    def merge(left,right):
        l,r=0,0
        s=[]
        while l<len(left) and r<len(right):
            if left[l] < right[r]:
                s.append(left[l])
                l += 1
            else:
                s.append(right[r])
                r += 1
    
        ## 将一个列表合并到已有列表,应当使用extend(比+代价更小)。append只是增加一个元素。
        s.extend(left[l:]) if l<len(left)
        s.extend(right[r:]) if r<len(right)
    
        return s
    
    

    测试用例:

    if __name__ == '__main__':
        alist = [54, 26, 93, 17, 77, 31, 44, 55, 20]
        
        print(buble_sort(alist))
    

    参考:
    https://blog.csdn.net/weixin_41624982/article/details/89486592

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