Python Data Structure 简明教程

Python - Sorting Algorithms

排序是指按照特定格式排列数据。排序算法规定了以特定顺序排列数据的方式。最常见的顺序是按数字或词法顺序。

排序的重要性在于，如果数据以有序的方式存储，则可以将数据搜索优化到非常高的级别。排序还用于以更易读的格式表示数据。下面，我们看到在 python 中使用了五种这样的排序实现。

Bubble Sort
Merge Sort
Insertion Sort
Shell Sort
Selection Sort

Bubble Sort

这是一种基于比较的算法，其中比较每对相邻的元素，如果它们不在顺序中，则交换元素。

Example

def bubblesort(list):

# Swap the elements to arrange in order
   for iter_num in range(len(list)-1,0,-1):
      for idx in range(iter_num):
         if list[idx]>list[idx+1]:
            temp = list[idx]
            list[idx] = list[idx+1]
            list[idx+1] = temp
list = [19,2,31,45,6,11,121,27]
bubblesort(list)
print(list)

Output

执行上述代码后，将生成以下结果 −

[2, 6, 11, 19, 27, 31, 45, 121]

Merge Sort

归并排序先将数组分成相等的两个部分，然后按顺序合并它们。

Example

def merge_sort(unsorted_list):
   if len(unsorted_list) <= 1:
      return unsorted_list
# Find the middle point and devide it
   middle = len(unsorted_list) // 2
   left_list = unsorted_list[:middle]
   right_list = unsorted_list[middle:]

   left_list = merge_sort(left_list)
   right_list = merge_sort(right_list)
   return list(merge(left_list, right_list))

# Merge the sorted halves
def merge(left_half,right_half):
   res = []
   while len(left_half) != 0 and len(right_half) != 0:
      if left_half[0] < right_half[0]:
         res.append(left_half[0])
         left_half.remove(left_half[0])
      else:
         res.append(right_half[0])
         right_half.remove(right_half[0])
   if len(left_half) == 0:
      res = res + right_half
   else:
      res = res + left_half
   return res
unsorted_list = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
print(merge_sort(unsorted_list))

Output

执行上述代码后，将生成以下结果 −

[11, 12, 22, 25, 34, 64, 90]

Insertion Sort

插入排序涉及在已排序列表中找到给定元素的正确位置。因此，在开始时，我们比较前两个元素并通过比较对它们进行排序。然后，我们挑选第三个元素，并在前两个已排序元素中找到其合适的位置。通过这种方式，我们将逐渐向已排序列表添加更多元素，方法是将它们放在正确的位置。

Example

def insertion_sort(InputList):
   for i in range(1, len(InputList)):
      j = i-1
      nxt_element = InputList[i]
# Compare the current element with next one
   while (InputList[j] > nxt_element) and (j >= 0):
      InputList[j+1] = InputList[j]
      j=j-1
   InputList[j+1] = nxt_element
list = [19,2,31,45,30,11,121,27]
insertion_sort(list)
print(list)

Output

执行上述代码后，将生成以下结果 −

[19, 2, 31, 45, 30, 11, 27, 121]

Shell Sort

希尔排序涉及对远离彼此的元素进行排序。我们对给定列表中的一个较大的子列表进行排序，并不断减小该列表的大小，直到所有元素都按顺序排列。下面的程序通过将其等于列表大小长度的一半来找到差距，然后开始对其中的所有元素进行排序。然后，我们不断重置差距，直到整个列表按顺序排列。

Example

def shellSort(input_list):
   gap = len(input_list) // 2
   while gap > 0:
      for i in range(gap, len(input_list)):
         temp = input_list[i]
         j = i
# Sort the sub list for this gap
   while j >= gap and input_list[j - gap] > temp:
      input_list[j] = input_list[j - gap]
      j = j-gap
      input_list[j] = temp
# Reduce the gap for the next element
   gap = gap//2
list = [19,2,31,45,30,11,121,27]
shellSort(list)
print(list)

Output

执行上述代码后，将生成以下结果 −

[2, 11, 19, 27, 30, 31, 45, 121]

Selection Sort

在选择排序中，我们首先找到给定列表中的最小值并将其移动到已排序列表中。然后，我们对未排序列表中剩余的每个元素重复此过程。进入已排序列表的下一个元素与现有元素进行比较，并将其放置在正确的位置。因此，最后未排序列表中的所有元素都按顺序排列。

Example

def selection_sort(input_list):
   for idx in range(len(input_list)):
      min_idx = idx
      for j in range( idx +1, len(input_list)):
         if input_list[min_idx] > input_list[j]:
            min_idx = j
      # Swap the minimum value with the compared value
      input_list[idx], input_list[min_idx] = input_list[min_idx], input_list[idx]
l = [19,2,31,45,30,11,121,27]
selection_sort(l)
print(l)

Output

执行上述代码后，将生成以下结果 −

[2, 11, 19, 27, 30, 31, 45, 121]