python实现各种排序算法

Python有自己的列表排序方法,就是sorted函数和sort()函数,区别是:sorted函数返回一个有序的序列副本,而sort()函数直接在当前列表进行排序,不创建副本,故sort()函数返回None。一般来说,返回None表示是在 原对象上进行操作,而返回排序的结果则表示创建了一个副本。

代码如下:

unsortedList=[]
unsortedList=[55, 91, 63, 71, 72, 7, 74, 16, 4, 31, 100, 51, 94, 35, 49, 46, 43, 59, 18, 17]
print sorted(unsortedList)

print unsortedList.sort()
print unsortedList

结果如下:

[4, 7, 16, 17, 18, 31, 35, 43, 46, 49, 51, 55, 59, 63, 71, 72, 74, 91, 94, 100]
None
[4, 7, 16, 17, 18, 31, 35, 43, 46, 49, 51, 55, 59, 63, 71, 72, 74, 91, 94, 100]

下面我们使用Python来实现常见的几种经典排序算法。

一、冒泡排序

基本思想:从第一个元素开始,每每相邻的两个元素进行比较,若前者比后者大则交换位置。最后两个相邻元素比较完成后,最大的元素形成,然后再次从头开始进行比较,若元素个数为n+1个,则总共需要进行n轮比较就可完成排序(n轮比较后,n个最大的元素已经形成,最后一个元素当然是最小的,就不用再比了)。每轮比较中,每形成一个最大的元素,下一轮比较的时候 就少比较一次,第一轮需要比较n次,第二轮需要比较n-1次,以此类推,第n轮(最后一轮)只需要比较1次就可。这样,列表就排好序了。

按照上面的分析,我们需要两个循环,外循环控制轮数,内循环控制每轮的次数。

实现代码如下:

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-

import random

unsortedList=[]

# generate an unsorted list
def generateUnsortedList(num):
	for i in range(0,num):
		unsortedList.append(random.randint(0,100))
	print unsortedList

# 冒泡排序
def bubbleSort(unsortedList):
	list_length=len(unsortedList)
	for i in range(0,list_length-1):
		for j in range(0,list_length-i-1):
			if unsortedList[j]>unsortedList[j+1]:
				unsortedList[j],unsortedList[j+1]=unsortedList[j+1],unsortedList[j]
	return unsortedList

generateUnsortedList(20)
print bubbleSort(unsortedList)

上述代码返回了一个有序的列表,类似Python自带的sorted函数。


二、选择排序

基本思想:从未排序的序列中找到一个最小的元素,放到第一位,再从剩余未排序的序列中找到最小的元素,放到第二位,依此类推,直到所有元素都已排序完毕。假设序列元素总共n+1个,则我们需要找n轮,就可以使该序列排好序。在每轮中,我们可以这样做:用未排序序列的第一个元素和后续的元素依次相比较,如果后续元素小,则后续元素和第一个元素交换位置放到,这样一轮后,排在第一位的一定是最小的。这样进行n轮,就可排序。

实现代码如下:

# 选择排序
def selectionSort(unsortedList):
	list_length=len(unsortedList)
	for i in range(0,list_length-1):
		for j in range(i+1,list_length):
			if unsortedList[i]>unsortedList[j]:
				unsortedList[i],unsortedList[j]=unsortedList[j],unsortedList[i]
	return unsortedList

三、插入排序

基本思想:把序列的第一个元素当成已排序列表中的元素,接着从第二个元素开始,与已排序列表中的元素一一比较,并放到合适的位置。假设有n个元素需要排序,则需要n-1轮插入就可排好序。

实现代码如下:

def insertionSort(unsortedList):
	list_length=len(unsortedList)
	if list_length<2:
		return unsortedList
	for i in range(1,list_length):
		key=unsortedList[i]
		j=i-1
		while j>=0 and key<unsortedList[j]:
			unsortedList[j+1]=unsortedList[j]
			j=j-1
		unsortedList[j+1]=key
	return unsortedList

四、归并排序

基本思想:归并排序是一种典型的分治思想,把一个无序列表一分为二,对每个子序列再一分为二,继续下去,直到无法再进行划分为止。然后,就开始合并的过程,对每个子序列和另外一个子序列的元素进行比较,依次把小元素放入结果序列中进行合并,最终完成归并排序。

实现代码如下(采用递归方式):

# 归并排序
def mergeSort(unsortedList):
	if len(unsortedList)<2:
		return unsortedList
	sortedList=[]
	left=mergeSort(unsortedList[:len(unsortedList)/2])
	right=mergeSort(unsortedList[len(unsortedList)/2:])
	while len(left)>0 and len(right)>0:
		if left[0]<right[0]:
			sortedList.append(left.pop(0))
		else:
			sortedList.append(right.pop(0))
	if len(left)>0:
		sortedList.extend(mergeSort(left))
	else:
		sortedList.extend(mergeSort(right))
	return sortedList

五、快速排序

基本思想:快速排序也是一种分治思想,基本思想是先随便在无序列表中找一个元素,以这个元素为基准,其他所有元素都跟该元素比,比该元素小的成为一个子序列,比该元素大的成为另一个子序列,接着重复此过程,最终达到排序效果。我们也用递归的方式来实现。

实现代码如下:

def quickSort(unsortedList):
	if len(unsortedList)<2:
		return unsortedList
	less=[]
	greater=[]
	middle=unsortedList.pop(0)
	for item in unsortedList:
		if item<middle:
			less.append(item)
		else:
			greater.append(item)
	return quickSort(less)+[middle]+quickSort(greater)

六、堆排序

堆排序使用的是堆这种数据结构,我们这里用列表才存储堆。核心思想:先建立一个最大堆,在建立最大堆的过程中需要不断调整元素的位置。最大堆建立后,顶端元素必定是最大的元素,把该最大元素与最末尾元素位置置换,最大元素就出现在列表末端。重复此过程,直到排序。

实现代码如下:

def maxHeapify(L,heap_size,i):
    leftChildIndex=2*i+1
    rightChildIndex=2*i+2
    # print 'leftChildIndex=',leftChildIndex
    # print 'rightChildIndex=',rightChildIndex
    largest=i
    if leftChildIndex<heap_size and L[leftChildIndex]>L[largest]:
        largest=leftChildIndex
    if rightChildIndex<heap_size and L[rightChildIndex]>L[largest]:
        largest=rightChildIndex
    if largest!=i:
        L[i],L[largest]=L[largest],L[i]
        maxHeapify(L,heap_size,largest)

def buildMaxHeap(L):
    heap_size=len(L)
    if heap_size>1:
        start=heap_size/2-1
        # print 'start=',start
    while start>=0:
        maxHeapify(L,heap_size,start)
        start=start-1

def heapSort(L):
    heap_size=len(L)
    buildMaxHeap(L)
    i=heap_size-1
    while i>0:
        L[0],L[i]=L[i],L[0]
        heap_size=heap_size-1
        i=i-1
        maxHeapify(L,heap_size,0)
    return L

写了 这么多排序算法,其实只是为了研究之用,在实际生产过程中,如果需要排序,最好使用Python内置的sort或者sorted,这样运行效率会比较高,因为Python的sort方法会对不同类型的序列采取不同的排序方法,使之效率最大化。

    原文作者:排序算法
    原文地址: https://blog.csdn.net/onlyanyz/article/details/45177643
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