Python基础之排序算法

冒泡排序

原理:

循环遍历列表,每次循环找出本次循环最大的元素排在后边
需要使用嵌套循环实现,外层循环控制总循环次数,内存循环负责的循环比较

算法:

第一轮循环5次 = 循环列表的长度6 – 1,即元素之间比较次数;找出最大元素
第二轮循环4次 = 循环列表的长度6 – 找出的最大值个数1 – 1;依次类推。
第n轮循环n次 = 循环列表长度 m – 找出的最大值个数 j – 1
n = 列表元素个数 – 1

实现:

# 排序的总轮数=列表元素个数 - 1
# 每轮元素互相比较的次数 = 列表元素个数 - 已经排好序的元素个数 - 1
#data_list:待排序列表
def bubble_sort(data_list):
    num = len(data_list) #列表元素个数
    for i in range(0,num -1):#排序的总轮数
        print("第{}轮:".format(i))
        for j in range(0,num-i-1):
            if data_list[j] > data_list[j+1]:#前后两个元素比较
                data_list[j],data_list[j+1] = data_list[j+1],data_list[j]
            print(data_list)

选择排序

原理:

将待排序列表看成是已排序和未排序两部份
每次从未排序列表中找出最小值放到已排序列表未尾

算法:

在长度为n的无序数组中,第一次遍历n-1个数,找到最小的数值与第一个元素交换;
第二次遍历n-2个数,找到最小的数值与第二个元素交换;
……
第n-1次遍历,找到最小的数值与第n-1个元素交换,排序完成。

实现:

#data_list:待排序列表
def select_sort(data_list):
    list_len = len(data_list) #待排序元素个数
    for i in range(0,list_len-1):#控制排序比较总轮数
        tmp_min_index = i
        for j in range(i+1,list_len):
            if data_list[tmp_min_index] > data_list[j]:
                tmp_min_index = j
        if i != tmp_min_index:
            data_list[i],data_list[tmp_min_index] = data_list[tmp_min_index],data_list[i]
        print(data_list)

快速排序

原理:

一次排序按照一个基准值将待排序的列表分割成两部份,基准值左边是比基准小的元素,基准值右边是比基准值大的元素
按照上一步的方法对基准值左右两部份数据分别进行快速排序

算法:

先从数列中取出一个数作为基准值;
将比这个数小的数全部放在它的左边,大于或等于它的数全部放在它的右边;
对左右两个小数列重复第二步,直至各区间只有1个数。

实现:

#快速排序
#data_list:待排序列表
def quick_sort(data_list,start,end):
    #设置递归结束条件
    if start >= end:
        return
    low_index = start#低位游标
    high_index = end #高位游标
    basic_data = data_list[start] #初始基准值
    #低位游标不能超过高位游标,防止到重合的点继续游标移动
    while low_index < high_index:
        #模拟高位游标从右向左指向的元素与基准值进行比较,比基准值大则高位游标一直向左移动
        while low_index < high_index and data_list[high_index] >= basic_data:
            high_index -= 1
        if low_index != high_index:
            #当高位游标指向的元素小于基准值,则移动该值到低位游标指向的位置
            data_list[low_index] = data_list[high_index]
            low_index += 1 #低位游标向右移动一位

        while low_index < high_index and data_list[low_index]<basic_data:
            low_index +=1
        if low_index != high_index:
            data_list[high_index] = data_list[low_index]
            high_index -= 1

    data_list[low_index] = basic_data
    #递归调用
    quick_sort(data_list,start,low_index-1) #对基准值左边未排序队列排序
    quick_sort(data_list,high_index+1,end) #对基准值右边未排序队列排序

list = [28,32,14,12,53,42]
quick_sort(list,0,len(list)-1)
print('---------排序结果--------------')
print(list)

归并排序

原理

先递归分解序列,再排序合并序列

注意:图片第二行拆半拆分应该是:22 32 14 12 53 42 22 62的顺序,但是原理如图片所示

算法:

(1)拆分到不能分为止
(2)合并的过程中进行排序

实现:

#归并排序
#data_list:待排序列表
def merge_sort(data_list):
    if len(data_list)<=1:
        return data_list
    #根据列表长度确定拆分的中间位置
    mid_index = len(data_list) // 2
    # left_list = data_list[:mid_index] #使用切片实现对列表的切分
    # right_list = data_list[mid_index:]
    left_list = merge_sort(data_list[:mid_index])
    right_list = merge_sort(data_list[mid_index:])
    return merge(left_list,right_list)

def merge(left_list,right_list):
    l_index = 0
    r_index = 0
    merge_list = []
    while l_index < len(left_list) and r_index < len(right_list):
        if left_list[l_index] < right_list[r_index]:
            merge_list.append(left_list[l_index])
            l_index += 1
        else:
            merge_list.append(right_list[r_index])
            r_index += 1

    merge_list += left_list[l_index:]
    merge_list += right_list[r_index:]
    return merge_list

list = [28,32,14,12,53,42]
new_list = merge_sort(list)
print('---------排序结果--------------')
print(new_list)