python 常见的排序算法实现汇总

排序分为两类,比较类排序和非比较类排序,比较类排序通过比较来决定元素间的相对次序,其时间复杂度不能突破O(nlogn);非比较类排序可以突破基于比较排序的时间下界,缺点就是一般只能用于整型相关的数据类型,需要辅助的额外空间。

要求能够手写时间复杂度位O(nlogn)的排序算法:快速排序、归并排序、堆排序

1.冒泡排序

思想:相邻的两个数字进行比较,大的向下沉,最后一个元素是最大的。列表右边先有序。

时间复杂度$O(n^2)$,原地排序,稳定的

def bubble_sort(li:list):
  for i in range(len(li)-1):
    for j in range(i + 1, len(li)):
      if li[i] > li[j]:
        li[i], li[j] = li[j], li[i]

2.选择排序

思想:首先找到最小元素,放到排序序列的起始位置,然后再从剩余元素中继续寻找最小元素,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。列表左边先有序。

时间复杂度$O(n^2)$,原地排序,不稳定

def select_sort(nums: list):
  for i in range(len(nums) - 1):
    min_index = i
    for j in range(i + 1, len(nums)):
      if nums[j] < nums[i]:
        min_index = j
    nums[i], nums[min_index] = nums[min_index], nums[i] 

3.插入排序

思想: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。列表左边先有序。

时间复杂度$O(n^2)$,原地排序,稳定

def insert_sort(nums: list):
  for i in range(len(nums)):
    current = nums[i]
    pre_index = i - 1
    while pre_index >= 0 and nums[pre_index] > current:
      nums[pre_index + 1] = nums[pre_index]
      pre_index -= 1
    nums[pre_index + 1] = current

4.希尔排序

思想:插入排序的改进版,又称缩小增量排序,将待排序的列表按下标的一定增量分组,每组分别进行直接插入排序,增量逐渐减小,直到为1,排序完成

时间复杂度$O(n^{1.5})$,原地排序,不稳定

def shell_sort(nums: list):
  gap = len(nums) >> 1
  while gap > 0:
    for i in range(gap, len(nums)):
      current = nums[i]
      pre_index = i - gap
      while pre_index >= 0 and nums[pre_index] > current:
        nums[pre_index + gap] = nums[pre_index]
        pre_index -= gap
      nums[pre_index + gap] = current
    gap >>= 1

5.快速排序

思想:递归,列表中取出第一个元素,作为标准,把比第一个元素小的都放在左侧,把比第一个元素大的都放在右侧,递归完成时就是排序结束的时候

时间复杂度$O(nlogn)$,空间复杂度$O(logn)$,不稳定

def quick_sort(li:list):
  if li == []:
    return []
  first = li[0]
  # 推导式实现
  left = quick_sort([l for l in li[1:] if l < first])
  right = quick_sort([r for r in li[1:] if r >= first])
  return left + [first] + right

6.归并排序

思想:分治算法,拆分成子序列,使用归并排序,将排序好的子序列合并成一个最终的排序序列。关键在于怎么合并:设定两个指针,最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置,比较两个指针所指向的元素,选择相对小的元素放到合并空间,并将该指针移到下一位置,直到某一指针超出序列尾,将另一序列所剩下的所有元素直接复制到合并序列尾。

时间复杂度$O(nlogn)$,空间复杂度O(n),不稳定

二路归并

def merge_sort(nums: list):
  if len(nums) <= 1:
    return nums
  mid = len(nums) >> 1
  left = merge_sort(nums[:mid]) # 拆分子问题
  right = merge_sort(nums[mid:])

  def merge(left, right): # 如何归并
    res = []
    l, r = 0, 0
    while l < len(left) and r < len(right):
      if left[l] <= right[r]:
        res.append(left[l])
        l += 1
      else:
        res.append(right[r])
        r += 1
    res += left[l:]
    res += right[r:]
    return res

  return merge(left, right)

7.堆排序

思想:根节点最大,大顶堆,对应升序,根节点最小,小顶堆。

  • 构建大根堆,完全二叉树结构,初始无序
  • 最大堆调整,进行堆排序。将堆顶元素与最后一个元素交换,此时后面有序

时间复杂度$O(nlogn)$,原地排序,稳定

def heap_sort(nums: list):
  def heapify(parent_index, length, nums):
    temp = nums[parent_index] # 根节点的值
    chile_index = 2 * parent_index + 1 # 左节点,再加一为右节点
    while chile_index < length:
      if chile_index + 1 < length and nums[chile_index + 1] > nums[chile_index]:
        chile_index = chile_index + 1
      if temp > nums[chile_index]:
        break
      nums[parent_index] = nums[chile_index] # 使得根节点最大
      parent_index = chile_index
      chile_index = 2 * parent_index + 1
    nums[parent_index] = temp

  for i in range((len(nums) - 2) >> 1, -1, -1):
    heapify(i, len(nums), nums) # 1.建立大根堆
  for j in range(len(nums) - 1, 0, -1):
    nums[j], nums[0] = nums[0], nums[j]
    heapify(0, j, nums) # 2.堆排序,为升序

if __name__ == '__main__':
  nums = [89, 3, 3, 2, 5, 45, 33, 67] # [2, 3, 3, 5, 33, 45, 67, 89]
  heap_sort(nums)
  print(nums) 

以上就是python 常见的排序算法实现汇总的详细内容,更多关于python 排序算法的资料请关注我们其它相关文章!

(0)

相关推荐

  • python实现冒泡排序算法的两种方法

    什么是冒泡排序? 冒泡排序(Bubble Sort),是一种计算机科学领域的较简单的排序算法. 它重复地走访过要排序的数列,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.走访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大的元素会经由交换慢慢"浮"到数列的顶端,故名冒泡排序. 以上是百度词条对冒泡排序的官方解释. 但是我要说一下我的个人理解,我觉得冒泡排序的核心思想是:每次比较两个数,如果他们顺序错误(大于或者小于),那么就把

  • python常用排序算法的实现代码

    这篇文章主要介绍了python常用排序算法的实现代码,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下 排序是计算机语言需要实现的基本算法之一,有序的数据结构会带来效率上的极大提升. 1.插入排序 插入排序默认当前被插入的序列是有序的,新元素插入到应该插入的位置,使得新序列仍然有序. def insertion_sort(old_list): n=len(old_list) k=0 for i in range(1,n): temp=old_lis

  • Python实现的计数排序算法示例

    本文实例讲述了Python实现的计数排序算法.分享给大家供大家参考,具体如下: 计数排序是一种非常快捷的稳定性强的排序方法,时间复杂度O(n+k),其中n为要排序的数的个数,k为要排序的数的组大值.计数排序对一定量的整数排序时候的速度非常快,一般快于其他排序算法.但计数排序局限性比较大,只限于对整数进行排序.计数排序是消耗空间发杂度来获取快捷的排序方法,其空间发展度为O(K)同理K为要排序的最大值. 计数排序的基本思想为一组数在排序之前先统计这组数中其他数小于这个数的个数,则可以确定这个数的位置

  • 10个python3常用排序算法详细说明与实例(快速排序,冒泡排序,桶排序,基数排序,堆排序,希尔排序,归并排序,计数排序)

    我简单的绘制了一下排序算法的分类,蓝色字体的排序算法是我们用python3实现的,也是比较常用的排序算法. Python3常用排序算法 1.Python3冒泡排序--交换类排序 冒泡排序(Bubble Sort)也是一种简单直观的排序算法. 它重复地走访过要排序的数列,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. 走访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. 作为最简单的排序算法

  • Python实现的直接插入排序算法示例

    本文实例讲述了Python实现的直接插入排序算法.分享给大家供大家参考,具体如下: # -*- coding:utf-8 -*- '''直接插入的python实现 时间复杂度O(n**2) 空间复杂度O(1) 稳定 思想:先将前两个元素排序,第三个元素插入前面已排好序列, 后面的元素依次插入之前已经排好序的序列 ''' author = 'Leo Howell' L = [89,67,56,45,34,23,1] def direct_insert_sort(numbers): for i in

  • python八大排序算法速度实例对比

    这篇文章并不是介绍排序算法原理的,纯粹是想比较一下各种排序算法在真实场景下的运行速度. 算法由 Python 实现,可能会和其他语言有些区别,仅当参考就好. 测试的数据是自动生成的,以数组形式保存到文件中,保证数据源的一致性. 排序算法 直接插入排序 时间复杂度:O(n²) 空间复杂度:O(1) 稳定性:稳定 def insert_sort(array): for i in range(len(array)): for j in range(i): if array[i] < array[j]:

  • python实现归并排序算法

    归并排序是典型的分治法的应用 思想:先递归分解数组,再合并数组 原理:将数组分解最小之后,然后合并两个有序数组,基本思想是比较两个数组的最前面的数,谁小就取谁,取完后,将相应的指针后移以为.然后再比较,直到一个数组为空,最后把另一个数组的剩余部分复制过来即可. Python代码实现: #归并排序 def merge_sort(alist): if len(alist) <= 1: return alist # 二分分解 num = len(alist) / 2 left = merge_sort

  • 利用python实现冒泡排序算法实例代码

    冒泡排序 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. 冒泡排序算法的运作如下: 1.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. 2.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.

  • python 常见的排序算法实现汇总

    排序分为两类,比较类排序和非比较类排序,比较类排序通过比较来决定元素间的相对次序,其时间复杂度不能突破O(nlogn):非比较类排序可以突破基于比较排序的时间下界,缺点就是一般只能用于整型相关的数据类型,需要辅助的额外空间. 要求能够手写时间复杂度位O(nlogn)的排序算法:快速排序.归并排序.堆排序 1.冒泡排序 思想:相邻的两个数字进行比较,大的向下沉,最后一个元素是最大的.列表右边先有序. 时间复杂度$O(n^2)$,原地排序,稳定的 def bubble_sort(li:list):

  • python实现八大排序算法(1)

    排序 排序是计算机内经常进行的一种操作,其目的是将一组"无序"的记录序列调整为"有序"的记录序列.分内部排序和外部排序.若整个排序过程不需要访问外存便能完成,则称此类排序问题为内部排序.反之,若参加排序的记录数量很大,整个序列的排序过程不可能完全在内存中完成,需要访问外存,则称此类排序问题为外部排序.内部排序的过程是一个逐步扩大记录的有序序列长度的过程. 看图使理解更清晰深刻: 假定在待排序的记录序列中,存在多个具有相同的关键字的记录,若经过排序,这些记录的相对次序

  • Python实现希尔排序算法的原理与用法实例分析

    本文实例讲述了Python实现希尔排序算法的原理与用法.分享给大家供大家参考,具体如下: 希尔排序(Shell Sort)是插入排序的一种.也称缩小增量排序,是直接插入排序算法的一种更高效的改进版本. 希尔排序的基本思想是:先将整个待排元素序列分割成若干个子序列(由相隔某个"增量"的元素组成的)分别进行直接插入排序,然后依次缩减增量再进行排序,待整个序列中的元素基本有序(增量足够小)时,再对全体元素进行一次直接插入排序.因为直接插入排序在元素基本有序的情况下(接近最好情况),效率是很高

  • python3实现常见的排序算法(示例代码)

    冒泡排序 冒泡排序是一种简单的排序算法.它重复地走访过要排序的数列,一次比较两个元素,如果它们的顺序错误就把它们交换过来.走访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. def mao(lst): for i in range(len(lst)): # 由于每一轮结束后,总一定有一个大的数排在后面 # 而且后面的数已经排好了 # 即i轮之后,就有i个数字被排好 # 所以其 len-1 -i到

  • python实现八大排序算法(2)

    本文接上一篇博客python实现的八大排序算法part1,将继续使用python实现八大排序算法中的剩余四个:快速排序.堆排序.归并排序.基数排序 5.快速排序 快速排序是通常被认为在同数量级(O(nlog2n))的排序方法中平均性能最好的. 算法思想: 已知一组无序数据a[1].a[2].--a[n],需将其按升序排列.首先任取数据a[x]作为基准.比较a[x]与其它数据并排序,使a[x]排在数据的第k位,并且使a[1]~a[k-1]中的每一个数据<a[x],a[k+1]~a[n]中的每一个数

  • python实现bucket排序算法实例分析

    本文实例讲述了python实现bucket排序算法.分享给大家供大家参考.具体实现方法如下: def bucketSort(a, n, buckets, m): for j in range(m): buckets[j] = 0 for i in range(n): buckets[a[i]] += 1 i = 0 for j in range(m): for k in range(buckets[j]): a[i] = j i += 1 希望本文所述对大家的Python程序设计有所帮助.

  • Python实现八大排序算法

    如何用Python实现八大排序算法 1.插入排序 描述 插入排序的基本操作就是将一个数据插入到已经排好序的有序数据中,从而得到一个新的.个数加一的有序数据,算法适用于少量数据的排序,时间复杂度为 O(n^2).是稳定的排序方法.插入算法把要排序的数组分成两部分:第一部分包含了这个数组的所有元素,但将最后一个元素除外(让数组多一个空间才有插 入的位置),而第二部分就只包含这一个元素(即待插入元素).在第一部分排序完成后,再将这个最后元素插入到已排好序的第一部分中. 代码实现 def insert_

  • python实现经典排序算法的示例代码

    以下排序算法最终结果都默认为升序排列,实现简单,没有考虑特殊情况,实现仅表达了算法的基本思想. 冒泡排序 内层循环中相邻的元素被依次比较,内层循环第一次结束后会将最大的元素移到序列最右边,第二次结束后会将次大的元素移到最大元素的左边,每次内层循环结束都会将一个元素排好序. def bubble_sort(arr): length = len(arr) for i in range(length): for j in range(length - i - 1): if arr[j] > arr[j

  • 浅谈Java常见的排序算法

    目录 一.直接插入排序 二. 希尔排序 三.冒泡排序 四.快速排序 五.选择排序(Selection Sort) 六.堆排序 七.归并排序 一.直接插入排序 基本思想: 将一个记录插入到已排序的有序表中,使插入后的表仍然有序 对初始关键字{49 38 65 97 76 13 27 49}进行直接插入排序 package Sort; //插入排序 public class InsertSort { public static void main(String[] args) { int [] ar

  • C/C++ 常用排序算法整理汇总分享

    (伪)冒泡排序算法: 相邻的两个元素之间,如果反序则交换数值,直到没有反序的记录为止. #include <stdio.h> void BubbleSort(int Array[], int ArraySize) { int x, y, temporary; for (x = 0; x < ArraySize - 1; x++) { for (y = x + 1; y < ArraySize; y++) { if (Array[x] > Array[y]) { tempora

随机推荐