Python排序算法


生成随机列表

import random
import copy


# 生成十个列表
def generate_lsts(n, min_value=0, max_value=100):
    return [
        [random.randint(min_value, max_value) for _ in range(random.randint(n // 2, n))]
        for _ in range(10)
    ]


lsts = generate_lsts(10, 5, 15)
for i, lst in enumerate(lsts):
    print(f"List {i+1}: {lst}")

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。冒泡排序步骤为:

  • 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大,就交换它们两个;

  • 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,这样在最后的元素应该会是最大的数;

  • 针对所有的元素重复以上的步骤,除了最后一个;

  • 重复步骤1~3,直到排序完成。

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

    return lst

快速排序

快速排序(英语:Quicksort),又称划分交换排序(partition-exchange sort),通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分,其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小,然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序,整个排序过程可以递归进行,以此达到整个数据变成有序序列。

def quick_sort(lst):
    if len(lst) <= 1:
        return lst
    pivot = lst[0]
    left = [x for x in lst[1:] if x < pivot]
    right = [x for x in lst[1:] if x >= pivot]
    return quick_sort(left) + [pivot] + quick_sort(right)

插入排序

插入排序(英语:Insertion Sort)是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是通过构建有序序列,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。

def insert_sort(lst):
    for i in range(1, len(lst)):
        for j in range(i, 0, -1):
            if lst[j] >= lst[j-1]:
                break
            lst[j], lst[j-1] = lst[j-1], lst[j]
    return lst

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: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.

  • 从 0-n 每次找到未排序元素中的最小值放到已排序元素的末尾
    def select_sort(lst):
        for i in range(len(lst)):
            min_index = i
            for j in range(i + 1, len(lst)):
                if lst[j] < lst[min_index]:
                    min_index = j
    
            lst[i], lst[min_index] = lst[min_index], lst[i]
        return lst

归并排序

归并排序是建立在归并操作上的一种有效的排序算法。该算法是采用分治法(Divide and Conquer)的一个非常典型的应用。归并排序是一种稳定的排
序方法。将已有序的子序列合并,得到完全有序的序列;即先使每个子序列有序,再使子序列段间有序。若将两个有序表合并成一个有序表,称为2-路归
并。排序步骤如下:

  • 把长度为n的输入序列分成两个长度为n/2的子序列;
  • 对这两个子序列分别采用归并排序;
  • 将两个排序好的子序列合并成一个最终的排序序列。
def merge_sort(lst):
    if len(lst) <= 1:
        return lst
    mid = len(lst) // 2
    left = merge_sort(lst[:mid])
    right = merge_sort(lst[mid:])
    return merge(left, right)


def merge(left, right):
    merged = []
    left_index, right_index = 0, 0
    while left_index < len(left) and right_index < len(right):
        if left[left_index] < right[right_index]:
            merged.append(left[left_index])
            left_index += 1
        else:
            merged.append(right[right_index])
            right_index += 1

    merged.extend(left[left_index:])
    merged.extend(right[right_index:])
    return merged

文章作者: Wanheng
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