python排序算法代碼實現(xiàn)詳解

今天小編給大家分享的是python排序算法代碼實現(xiàn)詳解，相信很多人都不太了解，為了讓大家更加了解python排序算法代碼，所以給大家總結(jié)了以下內(nèi)容，一起往下看吧。一定會有所收獲的哦。

現(xiàn)在很多的事情都可以用算法來解決，在編程上，算法有著很重要的地位，將算法用函數(shù)封裝起來，使程序能更好的調(diào)用，不需要反復(fù)編寫。

Python十大經(jīng)典算法：

一、插入排序

1.算法思想

從第二個元素開始和前面的元素進行比較，如果前面的元素比當(dāng)前元素大，則將前面元素 后移，當(dāng)前元素依次往前，直到找到比它小或等于它的元素插入在其后面，

然后選擇第三個元素，重復(fù)上述操作，進行插入，依次選擇到最后一個元素，插入后即完成所有排序。

2.代碼實現(xiàn)

def insertion_sort(arr):
    #插入排序
    # 第一層for表示循環(huán)插入的遍數(shù)
    for i in range(1, len(arr)):
        # 設(shè)置當(dāng)前需要插入的元素
        current = arr[i]
        # 與當(dāng)前元素比較的比較元素
        pre_index = i - 1
        while pre_index >= 0 and arr[pre_index] > current:
            # 當(dāng)比較元素大于當(dāng)前元素則把比較元素后移
            arr[pre_index + 1] = arr[pre_index]
            # 往前選擇下一個比較元素
            pre_index -= 1
        # 當(dāng)比較元素小于當(dāng)前元素，則將當(dāng)前元素插入在 其后面
        arr[pre_index + 1] = current
    return arr

二、選擇排序

1.算法思想

設(shè)第一個元素為比較元素，依次和后面的元素比較，比較完所有元素找到最小的元素，將它和第一個元素互換，重復(fù)上述操作，我們找出第二小的元素和第二個位置的元素互換，以此類推找出剩余最小元素將它換到前面，即完成排序。

2.代碼實現(xiàn)

def selection_sort(arr):
    #選擇排序
    # 第一層for表示循環(huán)選擇的遍數(shù)
    for i in range(len(arr) - 1):
        # 將起始元素設(shè)為最小元素
        min_index = i
        # 第二層for表示最小元素和后面的元素逐個比較
        for j in range(i + 1, len(arr)):
            if arr[j] < arr[min_index]:
                # 如果當(dāng)前元素比最小元素小，則把當(dāng)前元素角標(biāo)記為最小元素角標(biāo)
                min_index = j
        # 查找一遍后將最小元素與起始元素互換
        arr[min_index], arr[i] = arr[i], arr[min_index]
    return arr

三、冒泡排序

1.算法思想

從第一個和第二個開始比較，如果第一個比第二個大，則交換位置，然后比較第二個和第三個，逐漸往后，經(jīng)過第一輪后最大的元素已經(jīng)排在最后，

所以重復(fù)上述操作的話第二大的則會排在倒數(shù)第二的位置。，那重復(fù)上述操作n-1次即可完成排序，因為最后一次只有一個元素所以不需要比較。

2.代碼實現(xiàn)

def bubble_sort(arr):
    #冒泡排序
    # 第一層for表示循環(huán)的遍數(shù)
    for i in range(len(arr) - 1):
        # 第二層for表示具體比較哪兩個元素
        for j in range(len(arr) - 1 - i):
            if arr[j] > arr[j + 1]:
                # 如果前面的大于后面的，則交換這兩個元素的位置
                arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]
    return arr

四、快速排序

1.算法思想

找出基線條件，這種條件必須盡可能簡單，不斷將問題分解（或者說縮小規(guī)模），直到符合基線條件。

2.代碼實現(xiàn)

def quick_sort(arr):
  if len(arr) < 2:
    # 基線條件：為空或只包含一個元素的數(shù)組是“有序”的
    return arr
  else:
    # 遞歸條件
    pivot = arr[0]
    # 由所有小于基準(zhǔn)值的元素組成的子數(shù)組
    less = [i for i in arr[1:] if i <= pivot]
    # 由所有大于基準(zhǔn)值的元素組成的子數(shù)組
    greater = [i for i in array[1:] if i > pivot]
    return quicksort(less) + [pivot] + quicksort(greater)

print(quick_sort([10, 5, 2, 3]))

五、歸并排序

1.算法思想

歸并排序是分治法的典型應(yīng)用。分治法（pide-and-Conquer）：將原問題劃分成 n 個規(guī)模較小而結(jié)構(gòu)與原問題相似的子問題；遞歸地解決這些問題，然后再合并其結(jié)果，就得到原問題的解，分解后的數(shù)列很像一個二叉樹。

具體實現(xiàn)步驟：

1. 使用遞歸將源數(shù)列使用二分法分成多個子列

2. 申請空間將兩個子列排序合并然后返回

3. 將所有子列一步一步合并最后完成排序

4. 注：先分解再歸并

2.代碼實現(xiàn)

def merge_sort(arr):
    #歸并排序
    if len(arr) == 1:
        return arr
    # 使用二分法將數(shù)列分兩個
    mid = len(arr) // 2
    left = arr[:mid]
    right = arr[mid:]
    # 使用遞歸運算
    return marge(merge_sort(left), merge_sort(right))


def marge(left, right):
    #排序合并兩個數(shù)列
    result = []
    # 兩個數(shù)列都有值
    while len(left) > 0 and len(right) > 0:
        # 左右兩個數(shù)列第一個最小放前面
        if left[0] <= right[0]:
            result.append(left.pop(0))
        else:
            result.append(right.pop(0))
    # 只有一個數(shù)列中還有值，直接添加
    result += left
    result += right
    return result

六、希爾排序

1.算法思想

希爾排序的整體思想是將固定間隔的幾個元素之間排序，然后再縮小這個間隔。這樣到最后數(shù)列就成為了基本有序數(shù)列。

具體步驟：

1. 計算一個增量（間隔）值

2. 對元素進行增量元素進行比較，比如增量值為7，那么就對0,7,14,21…個元素進行插入排序

3. 然后對1,8,15…進行排序，依次遞增進行排序

4. 所有元素排序完后，縮小增量比如為3，然后又重復(fù)上述第2，3步

5. 最后縮小增量至1時，數(shù)列已經(jīng)基本有序，最后一遍普通插入即可

2.代碼實現(xiàn)

def shell_sort(arr):
    #希爾排序
    # 取整計算增量（間隔）值
    gap = len(arr) // 2
    while gap > 0:
        # 從增量值開始遍歷比較
        for i in range(gap, len(arr)):
            j = i
            current = arr[i]
            # 元素與他同列的前面的每個元素比較，如果比前面的小則互換
            while j - gap >= 0 and current < arr[j - gap]:
                arr[j] = arr[j - gap]
                j -= gap
            arr[j] = current
        # 縮小增量（間隔）值
        gap //= 2
    return arr

七、基數(shù)排序

1.算法思想

基數(shù)排序（radix sort）屬于“分配式排序”（distribution sort），又稱“桶子法”（bucket sort）或bin sort，顧名思義，它是透過鍵值的部份資訊，將要排序的元素分配至某些“桶”中，藉以達到排序的作用，基數(shù)排序法是屬于穩(wěn)定性的排序，其時間復(fù)雜度為O (nlog(r)m)，其中r為所采取的基數(shù)，而m為堆數(shù)，在某些時候，基數(shù)排序法的效率高于其它的穩(wěn)定性排序法。

2.代碼實現(xiàn)

2.1由桶排序改造，從最低位到最高位依次桶排序，最后輸出最后排好的列表。

def RadixSort(list,d):
    for k in range(d):#d輪排序
        # 每一輪生成10個列表
        s=[[] for i in range(10)]#因為每一位數(shù)字都是0~9，故建立10個桶
        for i in list:
            # 按第k位放入到桶中
            s[i//(10**k)%10].append(i)
        # 按當(dāng)前桶的順序重排列表
        list=[j for i in s for j in i]
    return list

2.2簡單實現(xiàn)

from random import randint
def radix_sort():
  A = [randint(1, 99999999) for _ in xrange(9999)]
  for k in xrange(8):
    S = [ [] for _ in xrange(10)]
    for j in A:
      S[j / (10 ** k) % 10].append(j)
    A = [a for b in S for a in b]
  for i in A:
    print i

八、計數(shù)排序

1.算法思想

對每一個輸入元素x，確定小于x的元素個數(shù)。利用這一信息，就可以直接把x 放在它在輸出數(shù)組上的位置上了，運行時間為O(n)，但其需要的空間不一定，空間浪費大。

2.代碼實現(xiàn)

from numpy.random import randint
def Conuting_Sort(A):
    k = max(A)          # A的最大值，用于確定C的長度
    C = [0]*(k+1)       # 通過下表索引，臨時存放A的數(shù)據(jù)
    B = (len(A))*[0]    # 存放A排序完成后的數(shù)組
    for i in range(0, len(A)):
        C[A[i]] += 1    # 記錄A有哪些數(shù)字，值為A[i]的共有幾個
    for i in range(1, k+1):
        C[i] += C[i-1]  # A中小于i的數(shù)字個數(shù)為C[i]
    for i in range(len(A)-1, -1, -1):
        B[C[A[i]]-1] = A[i] # C[A[i]]的值即為A[i]的值在A中的次序
        C[A[i]] -= 1    # 每插入一個A[i]，則C[A[i]]減一
    return B

九、堆排序

1.算法思想

堆分為最大堆和最小堆，是完全二叉樹。堆排序就是把堆頂?shù)淖畲髷?shù)取出，將剩余的堆繼續(xù)調(diào)整為最大堆,具體過程在第二塊有介紹，以遞歸實現(xiàn) ，

剩余部分調(diào)整為最大堆后,再次將堆頂?shù)淖畲髷?shù)取出，再將剩余部分調(diào)整為最大堆,這個過程持續(xù)到剩余數(shù)只有一個時結(jié)束。

2.代碼實現(xiàn)

import time,random
def sift_down(arr, node, end):
    root = node
    #print(root,2*root+1,end)
    while True:
        # 從root開始對最大堆調(diào)整
        child = 2 * root +1  #left child
        if child  > end:
            #print('break',)
            break
        print("v:",root,arr[root],child,arr[child])
        print(arr)
        # 找出兩個child中交大的一個
        if child + 1 <= end and arr[child] < arr[child + 1]: #如果左邊小于右邊
            child += 1 #設(shè)置右邊為大
        if arr[root] < arr[child]:
            # 最大堆小于較大的child, 交換順序
            tmp = arr[root]
            arr[root] = arr[child]
            arr[child]= tmp
            # 正在調(diào)整的節(jié)點設(shè)置為root
            #print("less1:", arr[root],arr[child],root,child)
            root = child #
            #[3, 4, 7, 8, 9, 11, 13, 15, 16, 21, 22, 29]
            #print("less2:", arr[root],arr[child],root,child)
        else:
            # 無需調(diào)整的時候, 退出
            break
    #print(arr)
    print('-------------')
 
def heap_sort(arr):
    # 從最后一個有子節(jié)點的孩子還是調(diào)整最大堆
    first = len(arr) // 2 -1
    for i in range(first, -1, -1):
        sift_down(arr, i, len(arr) - 1)
    #[29, 22, 16, 9, 15, 21, 3, 13, 8, 7, 4, 11]
    print('--------end---',arr)
    # 將最大的放到堆的最后一個, 堆-1, 繼續(xù)調(diào)整排序
    for end in range(len(arr) -1, 0, -1):
        arr[0], arr[end] = arr[end], arr[0]
        sift_down(arr, 0, end - 1)
        #print(arr)

十、桶排序

1.算法思想

為了節(jié)省空間和時間，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，來方便桶排序算法的運算。

2.代碼實現(xiàn)

#桶排序
def bucket_sort(the_list):
    #設(shè)置全為0的數(shù)組
    all_list = [0 for i in range(100)]
    last_list = []
    for v in the_list:
        all_list[v] = 1 if all_list[v]==0 else all_list[v]+1
    for i,t_v in enumerate(all_list):
        if t_v != 0:
            for j in range(t_v):
                last_list.append(i)
    return last_list

總結(jié)：

在編程中，算法都是相通的，算法重在算法思想，相當(dāng)于將一道數(shù)學(xué)上的應(yīng)用題的每個條件，區(qū)間，可能出現(xiàn)的結(jié)果進行分解，分步驟的實現(xiàn)它。算法就是將具體問題的共性抽象出來，將步驟用編程語言來實現(xiàn)。通過這次對排序算法的整理，加深了對各算法的了解，具體的代碼是無法記憶的，通過對算法思想的理解，根據(jù)偽代碼來實現(xiàn)具體算法的編程，才是真正了解算法。

以上就是python排序算法代碼實現(xiàn)詳解的簡略介紹，當(dāng)然詳細使用上面的不同還得要大家自己使用過才領(lǐng)會。如果想了解更多，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道哦！