用 python 实现各种排序算法

总结了一下常见集中排序的算法

归并排序

归并排序也称合并排序,是分治法的典型应用。分治思想是将每个问题分解成个个小问题,将每个小问题解决,然后合并。

具体的归并排序就是,将一组无序数按n/2递归分解成只有一个元素的子项,一个元素就是已经排好序的了。然后将这些有序的子元素进行合并。

合并的过程就是 对 两个已经排好序的子序列,先选取两个子序列中最小的元素进行比较,选取两个元素中最小的那个子序列并将其从子序列中

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去掉添加到最终的结果集中,直到两个子序列归并完成。

代码如下:

#!/usr/bin/python  import sys     def merge(nums, first, middle, last):      ''''' merge '''      # 切片边界,左闭右开并且是了0为开始      lnums = nums[first:middle+1]       rnums = nums[middle+1:last+1]      lnums.append(sys.maxint)      rnums.append(sys.maxint)      l = 0      r = 0      for i in range(first, last+1):          if lnums[l] 

稳定,时间复杂度 O(nlog n)

插入排序

代码如下:

#!/usr/bin/python  import sys     def insert_sort(a):

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    ''''' 插入排序 

    有一个已经有序的数据序列,要求在这个已经排好的数据序列中插入一个数, 

    但要求插入后此数据序列仍然有序。刚开始 一个元素显然有序,然后插入一 

    个元素到适当位置,然后再插入第三个元素,依次类推 

    '''  

   a_len = len(a)      if a_len = 0 and a[j] > key:              a[j+1] = a[j]              j-=1          a[j+1] = key      return a     if __name__ == '__main__':      nums = [10,8,4,-1,2,6,7,3]      print 'nums is:', nums      insert_sort(nums)      print 'insert sort:', nums

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稳定,时间复杂度 O(n^2)

交换两个元素的值python中你可以这么写:a, b = b, a,其实这是因为赋值符号的左右两边都是元组

(这里需要强调的是,在python中,元组其实是由逗号“,”来界定的,而不是括号)。

选择排序

选择排序(Selection sort)是一种简单直观的排序算法。它的工作原理如下。首先在未排序序列中找到最小(大)元素,存放到

排序序列的起始位置,然后,再从剩余未排序元素中继续寻找最小(大)元素,然后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。

import sys  def select_sort(a):

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    ''''' 选择排序  

    每一趟从待排序的数据元素中选出最小(或最大)的一个元素, 

    顺序放在已排好序的数列的最后,直到全部待排序的数据元素排完。 

    选择排序是不稳定的排序方法。 

    '''  

  a_len=len(a)      for i in range(a_len):#在0-n-1上依次选择相应大小的元素           min_index = i#记录最小元素的下标           for j in range(i+1, a_len):#查找最小值              if(a[j]

不稳定,时间复杂度 O(n^2)

希尔排序

希尔排序,也称递减增量排序算法,希尔排序是非稳定排序算法。该方法又称缩小增量排序,因DL.Shell于1959年提出而得名。

先取一个小于n的整数d1作为第一个增量,把文件的全部记录分成d1个组。所有距离为d1的倍数的记录放在同一个组中。先在各组内进行排序;

然后,取第二个增量d2

def shell_sort(a):      ''''' shell排序      '''      a_len=len(a)      gap=a_len/2#增量      while gap>0:          for i in range(a_len):#对同一个组进行选择排序              m=i              j=i+1              while j

   

不稳定,时间复杂度 平均时间 O(nlogn) 最差时间O(n^s)1

堆排序 ( Heap Sort )

"堆”的定义:在起始索引为 0 的“堆”中:

节点 i 的右子节点在位置 2 * i + 24) 节点 i 的父节点在位置 floor( (i - 1) / 2 )   : 注 floor 表示“取整”操作

 堆的特性:

 每个节点的键值一定总是大于(或小于)它的父节点

“最大堆”:

“堆”的根节点保存的是键值最大的节点。即“堆”中每个节点的键值都总是大于它的子节点。

 上移,下移 :

当某节点的键值大于它的父节点时,这时我们就要进行“上移”操作,即我们把该节点移动到它的父节点的位置,

而让它的父节点到它的位置上,然后我们继续判断该节点,直到该节点不再大于它的父节点为止才停止“上移”。

现在我们再来了解一下“下移”操作。当我们把某节点的键值改小了之后,我们就要对其进行“下移”操作。

方法:

我们首先建立一个最大堆(时间复杂度O(n)),然后每次我们只需要把根节点与最后一个位置的节点交换,然后把最后一个位置排除之外,然后把交换后根节点的堆进行调整(时间复杂度 O(lgn) ),即对根节点进行“下移”操作即可。 堆排序的总的时间复杂度为O(nlgn).

代码如下: 

#!/usr/bin env python     # 数组编号从 0开始  def left(i):      return 2*i +1  def right(i):      return 2*i+2     #保持最大堆性质 使以i为根的子树成为最大堆  def max_heapify(A, i, heap_size):      if heap_size 1:          node = heap_size/2 -1          while node >= 0:             max_heapify(A, node, heap_size)             node -=1     # 堆排序 下标从0开始  def heap_sort(A):      bulid_max_heap(A)      heap_size = len(A)      i = heap_size - 1       while i > 0 :          A[0],A[i] = A[i], A[0] # 堆中的最大值存入数组适当的位置,并且进行交换          heap_size -=1 # heap 大小 递减 1          i -= 1 # 存放堆中最大值的下标递减 1          max_heapify(A, 0, heap_size)     if __name__ == '__main__' :         A = [10, -3, 5, 7, 1, 3, 7]      print 'Before sort:',A      heap_sort(A)      print 'After sort:',A

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不稳定,时间复杂度 O(nlog n)

快速排序

快速排序算法和合并排序算法一样,也是基于分治模式。对子数组A[p...r]快速排序的分治过程的三个步骤为:

分解:把数组A[p...r]分为A[p...q-1]与A[q+1...r]两部分,其中A[p...q-1]中的每个元素都小于等于A[q]而A[q+1...r]中的每个元素都大于等于A[q];

解决:通过递归调用快速排序,对子数组A[p...q-1]和A[q+1...r]进行排序;

合并:因为两个子数组是就地排序的,所以不需要额外的操作。

对于划分partition 每一轮迭代的开始,x=A[r], 对于任何数组下标k,有:

1) 如果p≤k≤i,则A[k]≤x。

2) 如果i+1≤k≤j-1,则A[k]>x。

3) 如果k=r,则A[k]=x。

代码如下:  

#!/usr/bin/env python  # 快速排序  ''''' 划分 使满足 以A[r]为基准对数组进行一个划分,比A[r]小的放在左边,    比A[r]大的放在右边 快速排序的分治partition过程有两种方法, 一种是上面所述的两个指针索引一前一后逐步向后扫描的方法, 另一种方法是两个指针从首位向中间扫描的方法。 '''  #p,r 是数组A的下标  def partition1(A, p ,r):      '''''       方法一,两个指针索引一前一后逐步向后扫描的方法     '''      x = A[r]      i = p-1      j = p      while j 

不稳定,时间复杂度 最理想 O(nlogn)最差时间O(n^2)

说下python中的序列:

列表、元组和字符串都是序列,但是序列是什么,它们为什么如此特别呢?序列的两个主要特点是索引操作符和切片操作符。索引操作符让我们可以从序列中抓取一个特定项目。切片操作符让我们能够获取序列的一个切片,即一部分序列,如:a = ['aa','bb','cc'], print a[0] 为索引操作,print a[0:2]为切片操作。

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