几种排序算法的python实现

摘自知乎。

自己动手实现了一下,方便更好理解。每种排序的过程,请参照
动画演示,以动画演示排序过程,对小白特别友好。

一:冒泡排序

比较简单,主要是通过两次遍历去两两比较紧挨着的两个元素。
时间复杂度为 O(n^2)

def bubble(list):
    length = len(list)
    for index in range(length):
        for i in range(1, length-index):
            # 两两相互比较
            if list[i] > list[i-1]:
                list[i], list[i-1] = list[i-1], list[i]
    return list
二:选择排序

也是两层遍历,从第一个元素后开始,第一个元素可认为已经被排序
。遍历后续所有元素,发现有元素大于(或者小于)这个元素,则交换他两的位置。时间复杂度为 O(n^2).

def select_sort(list):
    length = len(list)
    for index in range(length):
        for i in range(index, length):
            # index 即为每次要和 后面元素比较的元素
            # i 则是 index 后面的元素
            if list[index] < list[i]:
                # 若后面的元素中存在 比 index 还要大的元素
                # 则交换他们两个的位置。
                list[i], list[index] = list[index], list[i]
    return list
# 这样排出来的是 从大到小 的顺序。
# 改变判定条件 list[index] < list[i] 为 list[index] > list[i] 即可。
三:插入排序

这个排序可以看 动画演示,不再赘述。

def insert_sort(list):
    count = len(list)
    for i in range(1, count):
        # key 是要到前面 insert 的元素
        key = list[i]
        j = i -1
        while j >= 0:
            if key < list[j]:
                # 如果这个要 insert 的值小于它前一个元素,
                # 就让前一个元素向后移,它自己向前移动。
                list[j+1] = list[j]
                list[j] = key
            j -= 1
    return list
四:希尔排序

先取一个小于n的整数d1作为第一个增量,把文件的全部记录分组。所有距离为d1的倍数的记录放在同一个组中。先在各组内进行直接插入排序;然后,取第二个增量 d2<d1 重复上述的分组和排序,直至所取的增量即所有记录放在同一组中进行直接插入排序为止。

# -*- coding:utf-8 -*-
def shell_sort(list):
    length=len(list)
    dist=length/2
    while dist>0:
        for i in range(dist,length):
            temp=list[i]
            j=i
            while j>=dist and temp<list[j-dist]:
                list[j]=list[j-dist]
                j-=dist
            list[j]=temp
        dist/=2
    return list

五:归并排序

归并排序,就是把两个已经排列好的序列合并为一个序列。

def merge_sort(list1,list2):
    length_list1=len(list1)
    length_list2=len(list2)
    list3=[]
    j=0
    for i in range(length_list1):
        while list2[j]<list1[i] and j<length_list2:
            list3.append(list2[j])
            j=j+1
        list3.append(list1[i])
    if j<(length_list2-1):
        for k in range(j,length_list2):
            list3.append(list2[k])
    return list3

六:快速排序

随意选择一个数字作为基准,比基准数字大的在右,比基准数字小的在左。

# -*- coding:utf-8 -*-
def kp(arr,i,j):#快排总函数
                #制定从哪开始快排
    if i<j:
        base=kpgc(arr,i,j)
        kp(arr,i,base)
        kp(arr,base+1,j)
def kpgc(arr,i,j):#快排排序过程
    base=arr[i]
    while i<j:
        while i<j and arr[j]>=base:
            j-=1
        while i<j and arr[j]<base:
            arr[i]=arr[j]
            i+=1
            arr[j]=arr[i]
        arr[i]=base
    return i

七:堆排序

堆排序(Heapsort)是指利用堆这种数据结构所设计的一种排序算法。堆积是一个近似完全二叉树的结构,并同时满足堆积的性质:即子结点的键值或索引总是小于(或者大于)它的父节点。
步骤:
*创建最大堆:将堆所有数据重新排序,使其成为最大堆
*最大堆调整:作用是保持最大堆的性质,是创建最大堆的核心子程序
*堆排序:移除位在第一个数据的根节点,并做最大堆调整的递归运算

# -*- coding:utf-8 -*-
def head_sort(list):
    length_list = len(list)
    first=int(length_list/2-1)
    for start in range(first,-1,-1):
        max_heapify(list,start,length_list-1)
    for end in range(length_list-1,0,-1):
        list[end],list[0]=list[0],list[end]
        max_heapify(list,0,end-1)
    return list

def max_heapify(ary,start,end):
    root = start
    while True:
        child = root*2 + 1
        if child > end:
            break
        if child + 1 <= end and ary[child]<ary[child+1]:
            child = child + 1
        if ary[root]<ary[child]:
            ary[root],ary[child]=ary[child],ary[root]
            root=child
        else:
            break

八:计数排序

# -*- coding:utf-8 -*-
def count_sort(list):
    max=min=0
    for i in list:
        if i < min:
            min = i
        if i > max:
            max = i 
    count = [0] * (max - min +1)
    for j in range(max-min+1):
        count[j]=0
    for index in list:
        count[index-min]+=1
    index=0
    for a in range(max-min+1):
        for c in range(count[a]):
            list[index]=a+min
            index+=1
    return list
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