Python - 排序( 插入, 冒泡, 快速, 二分 )

插入排序

算法分析

两次循环, 大循环对队列中的每一个元素拿出来作为小循环的裁定对象

小循环对堆当前循环对象在有序队列中寻找插入的位置

性能参数

空间复杂度　　O(1)

时间复杂度　　O(n^2)

详细代码解读

import randomdef func(l):# 外层循环: 对应遍历所有的无序数据for i in range(1, len(l)):# 备份 取出数据temp = l[i]# 记录取出来的下标值pos = i# 内层循环: 对应从后往前扫描所有有序数据"""i - 1  >   从最后一个有序数据开始, 即无序数据前一位-1  >   扫描到下标 0 为止, 要包括第一个, 因此设置 -1 往后推一位-1  >   从后往前扫描"""for j in range(i - 1, -1, -1):# 若有序数据 大于 取出数据if l[j] > temp:# 有序数据后移l[j + 1] = l[j]# 更新数据的插入位置pos = j  # 对应所有有序数据比取出数据大的情况# 若有序数据 小于/等于  取出数据else:pos = j + 1break# 在指定位置插入数据l[pos] = tempif __name__ == '__main__':l = list(range(1, 13))random.shuffle(l)func(l)print(l)

简单实例

import randomdef foo(l):for i in range(1, len(l)):temp = l[i]pos = ifor j in range(i - 1, -1, -1):if temp < l[j]:l[j + 1] = l[j]pos = jelse:pos = j + 1breakl[pos] = tempreturn lif __name__ == '__main__':l = list(range(13))random.shuffle(l)print(l)  # [12, 0, 4, 5, 6, 2, 11, 10, 8, 7, 3, 1, 9]print(foo(l))  # [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12]

冒泡排序

算法分析

两两比较, 每次比较出一个未排序队列的最大值,让只在队列右侧排列

两次循环, 大循环每次输出一个当前最大值.

小循环进行具体的数值比对

性能参数

空间复杂度　　O(1)

时间复杂度　　O(n^2)

详细代码

"""
入学后, 第一次上体育课, 体育老师要求大家排队, 按照身高从低到高排队
获取全班 10 名同学的身高
""""""
外层循环大循环控制总循环次数                    
内层循环小循环控制如歌得出这个最大值计算大小, 然后彼此交换
"""import random"""
基础版
"""def func(l):# 外层循环: 走访数据的次数for i in range(len(l) - 1):# 内层循环: 每次走访数据时, 相邻对比次数for j in range(len(l) - i - 1):# 要求从低到高# 如次序有误就交换if l[j] > l[j + 1]:l[j], l[j + 1] = l[j + 1], l[j]# 遍历次数print("走访次数:", i + 1)"""
升级版
"""def foo(l):# 外层循环: 走访数据的次数for i in range(len(l) - 1):# 设置是否交换标志位flag = False# 内层循环: 每次走访数据时, 相邻对比次数for j in range(len(l) - i - 1):# 要求从低到高# 如次序有误就交换if l[j] > l[j + 1]:l[j], l[j + 1] = l[j + 1], l[j]# 发生了数据交换flag = True# 如果未发生交换数据, 则说明后续数据均有序if flag == False:break  # 跳出数据走访# 遍历次数print("走访次数:", i + 1)if __name__ == '__main__':l = list(range(1, 11))random.shuffle(l)print("排序前:", l)# func(l)
    foo(l)print("排序后:", l)

简单代码

import randomdef foo(l):for i in range(len(l) - 1):for j in range(len(l) - i - 1):if l[j] > l[j + 1] and j != len(l):l[j], l[j + 1] = l[j + 1], l[j]return lif __name__ == '__main__':l = list(range(13))random.shuffle(l)print(l)  # [2, 3, 0, 7, 8, 11, 10, 6, 4, 5, 12, 1, 9]print(foo(l))  # [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12]

升级版代码

import randomdef foo(l):for i in range(len(l) - 1):flag = 1for j in range(len(l) - i - 1):if l[j] > l[j + 1] and j != len(l):l[j], l[j + 1] = l[j + 1], l[j]flag = 0if flag:breakreturn lif __name__ == '__main__':l = list(range(13))random.shuffle(l)print(l)  # [0, 9, 1, 3, 8, 12, 6, 5, 2, 7, 10, 11, 4]print(foo(l))  # [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12]

快速排序

算法分析

首先任意取一个元素作为关键数据 ( 通常取首元素

然后将所有比他小的数据源放在其前面, 所有比它大的放在他后面

通过一次排序将要排序的数据分为独立的两部分

然后按照该方法再递归对两部分数据进行快速排序

性能参数

时间复杂度　　O(nlogn)

空间复杂度　　O(logn)

稳定性　　　　不稳定

详细代码

# 快速排序
import randomdef quick(l):# 递归退出条件# 仅剩一个元素无需继续分组if len(l) < 2:return l# 设置关键数据a = l[0]# 找出所有比 a 大的数据big = [x for x in l if x > a]# 找出所有比 a 小的数据small = [x for x in l if x < a]# 找出所有与 a 相等的数据same = [x for x in l if x == a]# 拼接数据排序的结果return quick(small) + same + quick(big)if __name__ == '__main__':l = list(range(1, 25))random.shuffle(l)l = quick(l)print(l)

二分查找

算法分析

只能对有序队列进行查找, 利用和中间值进行对比, 然后基于判断将队列丢弃一半的方式

性能参数

时间复杂度　　O(log2 n)
空间复杂度　　O(1)

详细代码

"""
1. 切分成两部分,取中间值来判断
2. 如何定义下一次的范围:大于中间值, 在左侧找小于中间值, 在右侧找
3. 查找失败情况: 中间值 小于左端 或者 中间值 大于 右端
""""""
扑克牌 只取 黑桃 13 张, 用 1-13 表示, 将牌从小到大排序, 反面向上排成一排, 找到黑桃 6 的位置
""""""
l   原始数据
k     待查找数据
left    首元素下标值
right   尾元素下标值
""""""
递归方式实现
"""def func(l, k, left, right):# 递归退出条件if left > right:# 查找结束return -1# 获取中间元素对应下标值middle = (left + right) // 2# 对比中间元素 和 查找元素if l[middle] == k:return middleelif l[middle] > k:# 中间值 大于 查找值# 查找范围是 中分后的 左边部分# 左侧下标值不变, 右侧下标值变为 middle 前一位right = middle - 1return func(l, k, left, right)else:# 中间值 小于 查找值# 查找范围是 中分后的 右边部分# 左侧下标值变为 middle 后一位, 右侧下标值不变left = middle + 1return func(l, k, left, right)"""
循环方式实现
"""def foo(l, k):left = 0right = len(l) - 1while left <= right:mid = (left + right) // 2if l[mid] > k:right = mid - 1elif l[mid] < k:left = mid + 1elif l[mid] == k:return midreturn -1if __name__ == '__main__':# l = list(range(1, 14))# k = 8# right = len(l) - 1# res = func(l, k, 0, right)
l = list(range(1, 14))k = 10right = len(l) - 1res = foo(l, k)if res == -1:print("查找失败")else:print("查找成功, 第 %d 张拿到" % res)

简单代码

def foo(l, k):left = 0right = len(l) - 1while left <= right:mid = (left + right) // 2if l[mid] > k:right = mid - 1elif l[mid] < k:left = mid + 1elif l[mid] == k:return midreturn -1if __name__ == '__main__':l = list(range(13))print(l)  # [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12]print(foo(l, 8))  # 8