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八大排序算法使用python實(shí)現(xiàn)

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摘要:創(chuàng)建最大堆堆排序八計(jì)數(shù)排序以上節(jié)選自維基百科代碼如下為數(shù)組中的最大值待排序數(shù)組長(zhǎng)度設(shè)置輸出序列,初始化為設(shè)置技術(shù)序列,初始化為本文章參考維基百科和八大排序算法實(shí)現(xiàn)合輯

一、冒泡排序

冒泡排序算法的運(yùn)作如下:

比較相鄰的元素。如果第一個(gè)比第二個(gè)大,就交換他們兩個(gè)。
對(duì)每一對(duì)相鄰元素作同樣的工作,從開(kāi)始第一對(duì)到結(jié)尾的最后一對(duì)。這步做完后,最后的元素會(huì)是最大的數(shù)。
針對(duì)所有的元素重復(fù)以上的步驟,除了最后一個(gè)。
持續(xù)每次對(duì)越來(lái)越少的元素重復(fù)上面的步驟,直到?jīng)]有任何一對(duì)數(shù)字需要比較。
以上節(jié)選自維基百科

代碼實(shí)現(xiàn):

</>復(fù)制代碼

  1. def bubble_sort(numberlist):
  2. length = len(numberlist)
  3. for i in range(length):
  4. for j in range(1, length - i):
  5. if numberlist[j - 1] > numberlist[j]:
  6. numberlist[j], numberlist[j - 1] = numberlist[j - 1], numberlist[j]
  7. return numberlist

二、選擇排序

選擇排序(Selection sort)是一種簡(jiǎn)單直觀的排序算法。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?gòu)氖S辔磁判蛟刂欣^續(xù)尋找最小(大)元素,然后放到已排序序列的末尾。以此類推,直到所有元素均排序完畢。

以上節(jié)選自維基百科

代碼實(shí)現(xiàn):

</>復(fù)制代碼

  1. def findSmallest(arr): # 用于查找出數(shù)組中最小的元素,返回最小元素的索引。
  2. smallest = arr[0]
  3. smallest_index = 0
  4. for i in range(1, len(arr)):
  5. if smallest > arr[i]:
  6. smallest = arr[i]
  7. smallest_index = i
  8. return smallest_index
  9. def selectSort(arr):
  10. newArr = []
  11. while arr:
  12. smallest = findSmallest(arr)
  13. newArr.append(arr.pop(smallest))
  14. return newArr

三、插入排序

步驟如下

從第一個(gè)元素開(kāi)始,該元素可以認(rèn)為已經(jīng)被排序
取出下一個(gè)元素,在已經(jīng)排序的元素序列中從后向前掃描
如果該元素(已排序)大于新元素,將該元素移到下一位置
重復(fù)步驟3,直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置
將新元素插入到該位置后
重復(fù)步驟2~5
以上節(jié)選自維基百科

代碼實(shí)現(xiàn)

</>復(fù)制代碼

  1. def insert_sort(data):
  2. for k in range(1, len(data)):
  3. cur = data[k]
  4. j = k
  5. while j > 0 and data[j - 1] > cur:
  6. data[j] = data[j - 1]
  7. j -= 1
  8. data[j] = cur
  9. return data

四、希爾排序

希爾排序通過(guò)將比較的全部元素分為幾個(gè)區(qū)域來(lái)提升插入排序的性能。這樣可以讓一個(gè)元素可以一次性地朝最終位置前進(jìn)一大步。然后算法再取越來(lái)越小的步長(zhǎng)進(jìn)行排序,算法的最后一步就是普通的插入排序,但是到了這步,需排序的數(shù)據(jù)幾乎是已排好的了(此時(shí)插入排序較快)。

以上節(jié)選自維基百科

代碼實(shí)現(xiàn):

</>復(fù)制代碼

  1. def shell_sort(numberlist):
  2. length = len(numberlist)
  3. gap = length // 2
  4. while gap > 0:
  5. for i in range(gap, length):
  6. temp = numberlist[i]
  7. j = i
  8. while j >= gap and numberlist[j - gap] > temp:
  9. numberlist[j] = numberlist[j - gap]
  10. j -= gap
  11. numberlist[j] = temp
  12. gap = gap // 2
  13. return numberlist

五、歸并排序

原理如下(假設(shè)序列共有{displaystyle n}個(gè)元素):

將序列每相鄰兩個(gè)數(shù)字進(jìn)行歸并操作,形成{displaystyle ceil(n/2)}個(gè)序列,排序后每個(gè)序列包含兩/一個(gè)元素
若此時(shí)序列數(shù)不是1個(gè)則將上述序列再次歸并,形成{displaystyle ceil(n/4)}個(gè)序列,每個(gè)序列包含四/三個(gè)元素
重復(fù)步驟2,直到所有元素排序完畢,即序列數(shù)為1
以上節(jié)選自維基百科

代碼如下:

</>復(fù)制代碼

  1. def merge(left, right):
  2. result = []
  3. while left and right:
  4. if left[0] < right[0]:
  5. result.append(left.pop(0))
  6. else:
  7. result.append(right.pop(0))
  8. if left:
  9. result += left
  10. if right:
  11. result += right
  12. return result
  13. def merge_sort(numberlist):
  14. if len(numberlist) <= 1:
  15. return numberlist
  16. mid = len(numberlist) // 2
  17. left = numberlist[:mid]
  18. right = numberlist[mid:]
  19. left = merge_sort(left)
  20. right = merge_sort(right)
  21. return merge(left, right)

六、快速排序

從數(shù)列中挑出一個(gè)元素,稱為“基準(zhǔn)”(pivot),
重新排序數(shù)列,所有比基準(zhǔn)值小的元素?cái)[放在基準(zhǔn)前面,所有比基準(zhǔn)值大的元素?cái)[在基準(zhǔn)后面(相同的數(shù)可以到任何一邊)。在這個(gè)分割結(jié)束之后,該基準(zhǔn)就處于數(shù)列的中間位置。這個(gè)稱為分割(partition)操作。
遞歸地(recursively)把小于基準(zhǔn)值元素的子數(shù)列和大于基準(zhǔn)值元素的子數(shù)列排序。
遞歸到最底部時(shí),數(shù)列的大小是零或一,也就是已經(jīng)排序好了。這個(gè)算法一定會(huì)結(jié)束,因?yàn)樵诿看蔚牡╥teration)中,它至少會(huì)把一個(gè)元素?cái)[到它最后的位置去。

以上節(jié)選自維基百科

代碼如下:

</>復(fù)制代碼

  1. def quick_sort(array):
  2. if len(array) < 2:
  3. return array
  4. else:
  5. pivot = array[0]
  6. less = [i for i in array[1:] if i <= pivot]
  7. greater = [i for i in array[1:] if i > pivot]
  8. return quick_sort(less) + [pivot] + quick_sort(greater)

七、堆排序

若以升序排序說(shuō)明,把數(shù)組轉(zhuǎn)換成最大堆積(Max-Heap Heap),這是一種滿足最大堆積性質(zhì)(Max-Heap Property)的二叉樹:對(duì)于除了根之外的每個(gè)節(jié)點(diǎn)i, A[parent(i)] ≥ A[i]。

重復(fù)從最大堆積取出數(shù)值最大的結(jié)點(diǎn)(把根結(jié)點(diǎn)和最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)交換,把交換后的最后一個(gè)結(jié)點(diǎn)移出堆),并讓殘余的堆積維持最大堆積性質(zhì)。

</>復(fù)制代碼

  1. def heap_sort(numberlist):
  2. length = len(numberlist)
  3. def sift_down(start, end):
  4. root = start
  5. while True:
  6. child = 2 * root + 1
  7. if child > end:
  8. break
  9. if child + 1 <= end and numberlist[child] < numberlist[child + 1]:
  10. child += 1
  11. if numberlist[root] < numberlist[child]:
  12. numberlist[root], numberlist[child] = numberlist[child], numberlist[root]
  13. root = child
  14. else:
  15. break
  16. # 創(chuàng)建最大堆
  17. for start in range((length - 2) // 2, -1, -1):
  18. sift_down(start, length - 1)
  19. # 堆排序
  20. for end in range(length - 1, 0, -1):
  21. numberlist[0], numberlist[end] = numberlist[end], numberlist[0]
  22. sift_down(0, end - 1)
  23. return numberlist

八、計(jì)數(shù)排序
以上節(jié)選自維基百科
代碼如下:

</>復(fù)制代碼

  1. def counting_sort(numberlist, maxnumber): # maxnumber為數(shù)組中的最大值
  2. length = len(numberlist) # 待排序數(shù)組長(zhǎng)度
  3. b = [0 for i in range(length)] # 設(shè)置輸出序列,初始化為0
  4. c = [0 for i in range(maxnumber+ 1)] # 設(shè)置技術(shù)序列,初始化為0
  5. for j in numberlist:
  6. c[j] = c[j] + 1
  7. for i in range(1, len(c)):
  8. c[i] = c[i] + c[i - 1]
  9. for j in numberlist:
  10. b[c[j] - 1] = j
  11. c[j] = c[j] - 1
  12. return b

本文章參考維基百科和八大排序算法python實(shí)現(xiàn)合輯

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