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python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的排序算法

 更新時(shí)間:2021年08月19日 16:16:05   作者:do-yourself  
下面是是對(duì)python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的排序算法的一些講解及示意圖,感興趣的小伙伴一起來(lái)學(xué)習(xí)吧

十大經(jīng)典的排序算法

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的十大經(jīng)典算法:冒泡排序、快速排序、簡(jiǎn)單插入排序、希爾排序、簡(jiǎn)單選擇排序、堆排序、歸并排序、計(jì)數(shù)排序、桶排序、基數(shù)排序

十大經(jīng)典算法的復(fù)雜度和穩(wěn)定性(如果a原本在b前面,而a=b,排序之后a仍然在b的前面):

 一、交換排序

1、冒泡排序(前后比較-交換)

(1)算法思想
       它重復(fù)地走訪過(guò)要排序的數(shù)列,一次比較兩個(gè)元素,如果他們的順序錯(cuò)誤就把他們交換過(guò)來(lái)。走訪數(shù)列的工作是重復(fù)地進(jìn)行直到?jīng)]有再需要交換,也就是說(shuō)該數(shù)列已經(jīng)排序完成

(2)python實(shí)現(xiàn)代碼

def bubble_sort(blist):
    count = len(blist)
    for i in range(0, count):
        for j in range(i + 1, count):
            if blist[i] > blist[j]:
                blist[i], blist[j] = blist[j], blist[i]
    return blist

2、快速排序(選取一個(gè)基準(zhǔn)值,小數(shù)在左大數(shù)在右)

(1)算法思想
        找基準(zhǔn)數(shù),通過(guò)一趟排序?qū)⒁判虻臄?shù)據(jù)分割成獨(dú)立的兩部分,其中一部分的所有數(shù)據(jù)都比另外一部分的所有數(shù)據(jù)都要小,然后再按此方法對(duì)這兩部分?jǐn)?shù)據(jù)分別進(jìn)行快速排序,整個(gè)排序過(guò)程可以遞歸進(jìn)行,以此達(dá)到整個(gè)數(shù)據(jù)變成有序序列

(2)python實(shí)現(xiàn)代碼

def quick_sort(qlist):
    if qlist == []:
        return []
    else:
        qfirst = qlist[0]
        qless = quick_sort([l for l in qlist[1:] if l < qfirst])
        qmore = quick_sort([m for m in qlist[1:] if m >= qfirst])
        return qless + [qfirst] + qmore

二、插入排序

1、簡(jiǎn)單插入排序(逐個(gè)插入到前面的有序數(shù)中)

(1)算法思想
        插入排序的基本操作就是將一個(gè)數(shù)據(jù)插入到已經(jīng)排好序的有序數(shù)據(jù)中,從而得到一個(gè)新的、個(gè)數(shù)加一的有序數(shù)據(jù),算法適用于少量數(shù)據(jù)的排序;首先將第一個(gè)作為已經(jīng)排好序的,然后每次從后的取出插入到前面并排序

(2)python實(shí)現(xiàn)代碼

(2)python實(shí)現(xiàn)代碼
def insert_sort(ilist):
    for i in range(len(ilist)):
        for j in range(i):
            if ilist[i] < ilist[j]:
                ilist.insert(j, ilist.pop(i))
                break
    return ilist

2、希爾排序(從大范圍到小范圍進(jìn)行比較-交換)

(1)算法思想
        先取一個(gè)正整數(shù) d1,以 d1 間隔分組,先對(duì)每個(gè)分組內(nèi)的元素使用插入排序操作,重復(fù)上述分組和直接插入排序操作;直至 di = 1,即所有記錄放進(jìn)一個(gè)組中排序?yàn)橹埂?/p>

 (2)python實(shí)現(xiàn)代碼

def shell_sort(slist):
    gap = len(slist)
    while gap > 1:
        gap = gap // 2
        for i in range(gap, len(slist)):
            for j in range(i % gap, i, gap):
                if slist[i] < slist[j]:
                    slist[i], slist[j] = slist[j], slist[i]
    return slist

三、選擇排序

1、簡(jiǎn)單選擇排序(選擇最小的數(shù)據(jù)放在前面)

(1)算法思想
        第1趟,在待排序記錄r1 ~ r[n]中選出最小的記錄,將它與r1交換;第2趟,在待排序記錄r2 ~ r[n]中選出最小的記錄,將它與r2交換;以此類推,第i趟在待排序記錄r[i] ~ r[n]中選出最小的記錄,將它與r[i]交換,使有序序列不斷增長(zhǎng)直到全部排序完畢

 

 (2)python實(shí)現(xiàn)代碼

def select_sort(slist):
    for i in range(len(slist) - 1):
        x = i
        for j in range(i, len(slist)):
            if slist[j] < slist[x]:
                x = j
        slist[i], slist[x] = slist[x], slist[i]
    return slist

 2、堆排序(利用最大堆和最小堆的特性)

(1)算法思想
        它是選擇排序的一種??梢岳脭?shù)組的特點(diǎn)快速定位指定索引的元素。堆分為大根堆和小根堆,是完全二叉樹(shù)。大根堆的要求是每個(gè)節(jié)點(diǎn)的值都不大于其父節(jié)點(diǎn)的值。在數(shù)組的非降序排序中,需要使用的就是大根堆,因?yàn)楦鶕?jù)大根堆的要求可知,最大的值一定在堆頂

 (2)python實(shí)現(xiàn)代碼

import math 
def heap_sort(a):
    al = len(a) 
    def heapify(a, i):
        left = 2 * i + 1
        right = 2 * i + 2
        largest = i
        if left < al and a[left] > a[largest]:
            largest = left
        if right < al and a[right] > a[largest]:
            largest = right
        if largest != i:
            a[i], a[largest] = a[largest], a[i]
            heapify(a, largest)
    # 建堆
    for i in range(math.floor(len(a) / 2), -1, -1):
        heapify(a, i) 
    # 不斷調(diào)整堆:根與最后一個(gè)元素
    for i in range(len(a) - 1, 0, -1):
        a[0], a[i] = a[i], a[0]
        al -= 1
        heapify(a, 0)
    return a

四、歸并排序

(1)算法思想
        采用分治法(Divide and Conquer)的一個(gè)非常典型的應(yīng)用。將已有序的子序列合并,得到完全有序的序列;即先使每個(gè)子序列有序,再使子序列段間有序。若將兩個(gè)有序表合并成一個(gè)有序表,稱為二路歸并

 (2)python實(shí)現(xiàn)代碼

def merge_sort(a):
    if(len(a)<2):
        return a
    middle = len(a)//2
    left, right = a[0:middle], a[middle:]
    return merge(merge_sort(left), merge_sort(right)) 
def merge(left,right):
    result = []
    while left and right:
        if left[0] <= right[0]:
            result.append(left.pop(0));
        else:
            result.append(right.pop(0));
    while left:
        result.append(left.pop(0));
    while right:
        result.append(right.pop(0));
    return result

 五、其他排序

1、計(jì)數(shù)排序(字典計(jì)數(shù)-還原)

(1)算法思想
        計(jì)數(shù)排序的核心在于將輸入的數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)化為鍵存儲(chǔ)在額外開(kāi)辟的數(shù)組空間中。作為一種線性時(shí)間復(fù)雜度的排序,計(jì)數(shù)排序要求輸入的數(shù)據(jù)必須是有確定范圍的整數(shù)。

 (2)python實(shí)現(xiàn)代碼

def countingSort(arr, maxValue):
    bucketLen = maxValue+1
    bucket = [0]*bucketLen
    sortedIndex =0
    arrLen = len(arr)
    for i in range(arrLen):
        if not bucket[arr[i]]:
            bucket[arr[i]]=0
        bucket[arr[i]]+=1
    for j in range(bucketLen):
        while bucket[j]>0:
            arr[sortedIndex] = j
            sortedIndex+=1
            bucket[j]-=1
    return arr

2、桶排序(鏈表)

(1)算法思想
        為了節(jié)省空間和時(shí)間,我們需要指定要排序的數(shù)據(jù)中最小以及最大的數(shù)字的值。將數(shù)組分到有限數(shù)量的桶子里。每個(gè)桶子再個(gè)別排序(有可能再使用別的排序算法或是以遞歸方式繼續(xù)使用桶排序進(jìn)行排序)

 (2)python實(shí)現(xiàn)代碼

def bucketSort(nums):
    bucket=[0]*(max(nums)-min(nums)+1)
    for i in range(len(nums)):
        bucket[nums[i]-min(nums)]+=1
    tmp=[]
    for i in range(len(bucket)):
        if bucket[i]!=0:
            tmp+=[min(nums)+i]*bucket[i]
    return tmp

3、基數(shù)排序

(1)算法思想
        基數(shù)排序?qū)?shù)據(jù)按位進(jìn)行分桶,然后將桶中的數(shù)據(jù)合并。每次分桶只關(guān)注其中一位數(shù)據(jù),其他位的數(shù)據(jù)不管,最大的數(shù)據(jù)有多少位,就進(jìn)行多少次分桶和合并。由于整數(shù)也可以表達(dá)字符串(比如名字或日期)和特定格式的浮點(diǎn)數(shù),所以基數(shù)排序也不是只能使用于整數(shù)。

 (2)python實(shí)現(xiàn)代碼

def radix_sort(array):
    bucket, digit = [[]], 0
    while len(bucket[0]) != len(array):
        bucket = [[], [], [], [], [], [], [], [], [], []]
        for i in range(len(array)):
            num = (array[i] // 10 ** digit) % 10
            bucket[num].append(array[i])
        array.clear()
        for i in range(len(bucket)):
            array += bucket[i]
        digit += 1
    return array

以上就是python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的排序算法的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!,希望大家以后多多支持腳本之家!

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