八大排序算法的Python實(shí)現(xiàn)?
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插入排序
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，時(shí)間復(fù)雜度為O(n^2)。是穩(wěn)定的排序方法。插入算法把要排序的數(shù)組分成兩部分：第一部分包含了這個(gè)數(shù)組的所有元素，但將最后一個(gè)元素除外
（讓數(shù)組多一個(gè)空間才有插入的位置），而第二部分就只包含這一個(gè)元素（即待插入元素）。在第一部分排序完成后，再將這個(gè)最后元素插入到已排好序的第一部分中。
代碼實(shí)現(xiàn)：
def
insert_sort(lists):
#
插入排序
count =
len(lists)
for
i
in
range(1
, count):
key
=
lists[i]
j
= i - 1
while
j >=
0:
if
lists[j] >
key:
lists[j
+ 1] =
lists[j]
lists[j]
=
key
j
-= 1
return
lists
?
希爾排序
希爾排序(Shell Sort)是插入排序的一種。也稱縮小增量排序，是直接插入排序算法的一種更高效的改進(jìn)版本。希爾排序是非穩(wěn)定排序算法。該方法因DL．Shell于1959年提出而得名。希爾排序是把記錄按下標(biāo)的一定增量分組，對(duì)每組使用直接插入排序算法排序；隨著增量逐漸減少，
每組包含的關(guān)鍵詞越來越多，當(dāng)增量減至1時(shí)，整個(gè)文件恰被分成一組，算法便終止。
代碼實(shí)現(xiàn)：
def shell_sort(lists):
# 希爾排序
count = len(lists)
step = 2
group = count / step
while group > 0:
for i in range(0, group):
j = i + group
while j < count:
k = j - group
key = lists[j]
while k >= 0:
if lists[k] > key:
lists[k + group] = lists[k]
lists[k] = key
k -= group
j += group
group /= step
return lists
冒泡排序
它重復(fù)地走訪過要排序的數(shù)列，一次比較兩個(gè)元素，如果他們的順序錯(cuò)誤就把他們交換過來。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，也就是說該數(shù)列已經(jīng)排序完成。
代碼實(shí)現(xiàn)：
def
bubble_sort(lists):
#
冒泡排序
count =
len(lists)
for
i
in
range(0, count):
for
j
in
range(i + 1
, count):
if
lists[i] >
lists[j]:
lists[i], lists[j]
=
lists[j], lists[i]
return
lists
?
?
快速排序
通過一趟排序?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。
代碼實(shí)現(xiàn)：
def
quick_sort(lists, left, right):
#
快速排序
if
left >=
right:
return
lists
key
=
lists[left]
low
=
left
high
=
right
while
left <
right:
while
left < right
and
lists[right] >=
key:
right
-= 1
lists[left]
=
lists[right]
while
left < right
and
lists[left] <=
key:
left
+= 1
lists[right]
=
lists[left]
lists[right]
=
key
quick_sort(lists, low, left
- 1
)
quick_sort(lists, left
+ 1
, high)
return
lists
?
直接選擇排序
基本思想：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。
代碼實(shí)現(xiàn)：
def
select_sort(lists):
#
選擇排序
count =
len(lists)
for
i
in
range(0, count):
min
=
i
for
j
in
range(i + 1
, count):
if
lists[min] >
lists[j]:
min
=
j
lists[min], lists[i]
=
lists[i], lists[min]
return
lists
?
堆排序
堆排序(Heapsort)是指利用堆積樹（堆）這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所設(shè)計(jì)的一種排序算法，它是選擇排序的一種。可以利用數(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。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，即A[PARENT[i]] >= A[i]。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。
代碼實(shí)現(xiàn)：
#
調(diào)整堆
def
adjust_heap(lists, i, size):
lchild
= 2 * i + 1
rchild
= 2 * i + 2
max
=
i
if
i < size / 2
:
if
lchild < size
and
lists[lchild] >
lists[max]:
max
=
lchild
if
rchild < size
and
lists[rchild] >
lists[max]:
max
=
rchild
if
max !=
i:
lists[max], lists[i]
=
lists[i], lists[max]
adjust_heap(lists, max, size)
#
創(chuàng)建堆
def
build_heap(lists, size):
for
i
in
range(0, (size/2))[::-1
]:
adjust_heap(lists, i, size)
#
堆排序
def
heap_sort(lists):
size
=
len(lists)
build_heap(lists, size)
for
i
in
range(0, size)[::-1
]:
lists[0], lists[i]
=
lists[i], lists[0]
adjust_heap(lists, 0, i)
?
歸并排序
歸并排序是建立在歸并操作上的一種有效的排序算法,該算法是采用分治法（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。
歸并過程為：比較a[i]和a[j]的大小，若a[i]≤a[j]，則將第一個(gè)有序表中的元素a[i]復(fù)制到r[k]中，并令i和k分別加上1；否則將第二個(gè)有序表中的元素a[j]復(fù)制到r[k]中，并令j和k分別加上1，如此循環(huán)下去，直到其中一個(gè)有序表取完，然后再將另一個(gè)有序表中剩余的元素復(fù)制到r中從下標(biāo)k到下標(biāo)t的單元。歸并排序的算法我們通常用遞歸實(shí)現(xiàn)，先把待排序區(qū)間[s,t]以中點(diǎn)二分，接著把左邊子區(qū)間排序，再把右邊子區(qū)間排序，最后把左區(qū)間和右區(qū)間用一次歸并操作合并成有序的區(qū)間[s,t]。
代碼實(shí)現(xiàn)：
def
merge(left, right):
i, j
=
0, 0
result
=
[]
while
i < len(left)
and
j <
len(right):
if
left[i] <=
right[j]:
result.append(left[i])
i
+= 1
else
:
result.append(right[j])
j
+= 1
result
+=
left[i:]
result
+=
right[j:]
return
result
def
merge_sort(lists):
#
歸并排序
if
len(lists) <= 1
:
return
lists
num
= len(lists) / 2
left
=
merge_sort(lists[:num])
right
=
merge_sort(lists[num:])
return
merge(left, right)
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基數(shù)排序
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(dá)到排序的作用，基數(shù)排序法是屬于穩(wěn)定性的排序，其時(shí)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(shí)候，基數(shù)排序法的效率高于其它的穩(wěn)定性排序法。
代碼實(shí)現(xiàn)：
import
math
def
radix_sort(lists, radix=10
):
k
=
int(math.ceil(math.log(max(lists), radix)))
bucket
= [[]
for
i
in
range(radix)]
for
i
in
range(1, k+1
):
for
j
in
lists:
bucket[j
/(radix**(i-1)) % (radix**
i)].append(j)
del
lists[:]
for
z
in
bucket:
lists
+=
z
del
z[:]
return
lists
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