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常见排序算法之python实现

时间:2019-04-03 23:04:18      阅读:168      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

冒泡排序

简介

冒泡排序(英语:Bubble Sort)是一种简单的排序算法。它重复地遍历要排序的数列,一次比较两个元素,如果他们的顺序错误就把他们交换过来。遍历数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换,也就是说该数列已经排序完成。这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端。


思路

  • 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大(升序),就交换他们两个。
  • 对每一对相邻元素作同样的工作,从开始第一对到结尾的最后一对。这步做完后,最后的元素会是最大的数。
  • 针对所有的元素重复以上的步骤,除了最后一个。
  • 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤,直到没有任何一对数字需要比较。


实现

def bubble_sort(lst):
    # j表示每次遍历需要比较的次数,是逐渐减小的
    for j in range(len(lst)-1, 0, -1):
        for i in range(j):
            if lst[i] > lst[i+1]:
                lst[i], lst[i+1] = lst[i+1], lst[i]


演示

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时间复杂度

  • 最优时间复杂度:O(n) (表示遍历一次发现没有任何可以交换的元素,排序结束。)
  • 最坏时间复杂度:O(n2)
  • 稳定性:稳定


选择排序

简介

选择排序(Selection sort)是一种简单直观的排序算法。它的工作原理如下。首先在未排序序列中找到最小(大)元素,存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(大)元素,然后放到已排序序列的末尾。以此类推,直到所有元素均排序完毕。


思路

选择排序的主要优点与数据移动有关。如果某个元素位于正确的最终位置上,则它不会被移动。选择排序每次交换一对元素,它们当中至少有一个将被移到其最终位置上,因此对n个元素的表进行排序总共进行至多n-1次交换。在所有的完全依靠交换去移动元素的排序方法中,选择排序属于非常好的一种。


实现

def selection_sort(lst):
    n = len(lst)
    for i in range(n-1):
        # 记录最小位置
        min_index = i
        # 每循环一次,找到最小值的索引
        for j in range(i+1, n):
            # 如果比最小值小,就把j置为min_index
            if lst[j] < lst[min_index]:
                min_index = j
        # 不相等时才交换
        if min_index != i:
            lst[i], lst[min_index] = lst[min_index], lst[i]


演示

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时间复杂度

  • 最优时间复杂度:O(n2)
  • 最坏时间复杂度:O(n2)
  • 稳定性:不稳定(考虑升序每次选择最大的情况)


插入排序

简介

插入排序(英语:Insertion Sort)是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是通过构建有序序列,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。插入排序在实现上,在从后向前扫描过程中,需要反复把已排序元素逐步向后挪位,为最新元素提供插入空间。

实现

def insert_sort(lst):
    for i in range(1, len(lst)):
        # 从第i个元素开始向前比较,前面的已经是有序数列
        for j in range(i, 0, -1):
            # 逐个比较,直到待排序元素处于正确的位置上
            if lst[j] < lst[j-1]:
                lst[j], lst[j-1] = lst[j-1], lst[j]


演示

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时间复杂度

  • 最有时间复杂度:O(n) (序列已经是升序时)
  • 最坏时间复杂度:O(n^2)
  • 稳定性:稳定


快速排序

简介

快速排序是一种常见的排序算法,比选择排序快得多。快速排序使用了分而治之和递归的思想

思路

  • 选择一个基准值
  • 将小于和大于基准值的元素各放在一个列表里,得到两个子列表
  • 对两个子列表分别进行快速排序
  • 当列表元素等于0或者1时,达到递归出口

    实现

def quick_sort(lst):
    if len(lst) < 2:
        return lst  # 基线条件,0,1个元素的列表不需要排序
    else:
        pivot = lst[0]  # 基准元素
        less = [i for i in lst if i < pivot]  # 小于基准元素的元素组成的列表
        greater = [i for i in lst if i > pivot]  # 大于基准元素的元素组成的列表
        return quick_sort(less) + [pivot] + quick_sort(greater)


演示

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时间复杂度

  • 最优时间复杂度:O(nlogn)
  • 最坏时间复杂度:O(n2)
  • 稳定性:不稳定

补充:关于时间复杂度,递归调用O(logn)次,每次比较分区O(n),合起来就是O(nlogn)


归并排序

简介

归并排序是采用分治法的一个非常典型的应用。归并排序的思想就是先递归分解数组,再合并数组。


思路

  • 将列表分成两个列表
  • 分别对列表进行归并排序
  • 比较两个数组的最前面的数,谁小先取谁


实现

def merge_sort(lst):
    if len(lst) <= 1:
        return lst
    # 二分分解
    num = len(lst)//2
    left = merge_sort(lst[:num])
    right = merge_sort(lst[num:])

    # 合并
    return merge(left, right)


def merge(left, right):
    """将两个有序数组left[]和right[]合并成一个大的数组"""

    # left 和 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

    # 循环结束后,一个数组为空,另一个数组还有值,要把剩余的添加到result里
    result += left[l:]
    result += right[r:]
    return result


演示

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时间复杂度

  • 最优时间复杂度:O(nlogn)
  • 最坏时间复杂度:O(nlogn)
  • 稳定性:稳定

补充:关于时间复杂度,递归调用O(logn)次,每次比较O(n),合起来就是O(nlogn)


常见算法比较

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常见排序算法之python实现

原文:https://www.cnblogs.com/zzliu/p/10637878.html

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