深入探讨Python中的主流排序算法

小鱼儿 2023-10-15 14:59 9阅读 0赞

当我们处理数据时，经常需要对数据进行排序。排序是一种常见的数据操作，可以帮助我们更好地理解和分析数据。Python提供了多种排序方法，本文将介绍一些主流的排序算法，并展示如何在Python中使用它们。

### 1. 冒泡排序（Bubble Sort） ###

冒泡排序是最简单的排序算法之一。它的基本思想是重复遍历待排序的列表，比较相邻的元素，并在必要时交换它们，直到列表已完全排序。

def bubble_sort(arr):
        n = len(arr)
        for i in range(n):
            for j in range(0, n - i - 1):
                if arr[j] > arr[j + 1]:
                    arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]
    
    arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
    bubble_sort(arr)
    print("冒泡排序后的列表：", arr)

### 2. 插入排序（Insertion Sort） ###

插入排序是一种简单且高效的排序算法，适用于小型数据集。它通过将元素逐个插入已排序的部分来构建有序列表。

def insertion_sort(arr):
        for i in range(1, len(arr)):
            key = arr[i]
            j = i - 1
            while j >= 0 and key < arr[j]:
                arr[j + 1] = arr[j]
                j -= 1
            arr[j + 1] = key
    
    arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
    insertion_sort(arr)
    print("插入排序后的列表：", arr)

### 3. 快速排序（Quick Sort） ###

快速排序是一种常用的高效排序算法，基于分治法的思想。它将列表分成较小的子列表，然后对这些子列表进行排序，最终合并成一个有序列表。

def quick_sort(arr):
        if len(arr) <= 1:
            return arr
        pivot = arr[len(arr) // 2]
        left = [x for x in arr if x < pivot]
        middle = [x for x in arr if x == pivot]
        right = [x for x in arr if x > pivot]
        return quick_sort(left) + middle + quick_sort(right)
    
    arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
    sorted_arr = quick_sort(arr)
    print("快速排序后的列表：", sorted_arr)

### 4. 归并排序（Merge Sort） ###

归并排序是一种分治算法，它将列表分成较小的子列表，然后逐步合并这些子列表以获得有序列表。

def merge_sort(arr):
        if len(arr) <= 1:
            return arr
    
        mid = len(arr) // 2
        left_half = arr[:mid]
        right_half = arr[mid:]
    
        left_half = merge_sort(left_half)
        right_half = merge_sort(right_half)
    
        return merge(left_half, right_half)
    
    def merge(left, right):
        result = []
        left_idx, right_idx = 0, 0
        while left_idx < len(left) and right_idx < len(right):
            if left[left_idx] < right[right_idx]:
                result.append(left[left_idx])
                left_idx += 1
            else:
                result.append(right[right_idx])
                right_idx += 1
        result.extend(left[left_idx:])
        result.extend(right[right_idx:])
        return result
    
    arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
    sorted_arr = merge_sort(arr)
    print("归并排序后的列表：", sorted_arr)