（python）排序算法
一、冒泡排序
1、冒泡排序实现思路
- 需要两层循环，外层循环控制总共循环几次，内层循环控制交换的次数（注意索引超界的问题）。
- 外层第一次循环，内层第一次循环，将第一个元素（y）与第二个元素（y+1）进行比较，如果第一个数比第二个数大，就交换两个数的位置，内层第二次循环，然后将大的数（也就是交换后的第二个元素）与第三个元素进行比较，将大数往后交换，依次类推...内层循环结束，这时最大数就跑到了最后面；开始外层第二次循环，依次类推...
- 需要注意的是索引超界的问题，当外层第一次循环结束后，最大数已经排到了最后面，下次循环最大数就不需要做比较了，那么下次循环内层循环就要减掉1，以免索引超界，以此类推...也就是随着x的增加，内层循环减掉x就行了。
2、代码实现
1 def sort_nums(nums): 2 length_nums = len(nums) 3 4 for x in range(length_nums): 5 for y in range(length_nums - x - 1): 6 if nums[y] > nums[y + 1]: 7 nums[y], nums[y + 1] = nums[y + 1], nums[y] 8 9 return nums 10 11 12 print(sort_nums([3, 1, 56, 632, 13, 51, 123, 3]))
优化的地方：
- 是否有这样一种情况，每次比较后，都没有交换位置，也就是说这组数据正好是一组有序的数据？那我们可以加一个开关来进行标记，如果内层循环一次都没有交换，那么说明这组数据是有序的，也就没有必要进行循环耗费资源了。
1 def sort_nums(nums): 2 length_nums = len(nums) 3 4 for x in range(length_nums): 5 flag = False 6 for y in range(length_nums - x - 1): 7 if nums[y] > nums[y + 1]: 8 nums[y], nums[y + 1] = nums[y + 1], nums[y] 9 flag = True 10 11 if not flag: 12 break 13 14 return nums 15 16 17 print(sort_nums([3, 1, 56, 632, 13, 51, 123, 3]))
二、简单选择排序
1、简单选择排序实现思路
- 需要两层循环，外层循环控制循环的总次数，内层循环控制确定最大值需要循环的次数。
- 外层第一次循环，首先确定一个最大数的索引位置，先假设索引0的数最大，然后内层循环对后面的数依次进行比较，每次比较都将最大的索引位置更新，最后内层循环结束，第一个最大数的索引就找出来了，然后将原来记录最大数的索引位置（maxindex）与索引0的数进行交换，第一个大数就已经排序完成，然后开始第二次外层循环，一次类推...
2、代码实现
1 def sort_nums(nums): 2 length = len(nums) 3 4 for x in range(length): 5 maxindex = x 6 for y in range(x+1, length): 7 if nums[maxindex] < nums[y]: 8 maxindex = y 9 10 if x != maxindex: 11 nums[maxindex], nums[x] = nums[x], nums[maxindex] 12 13 return nums 14 15 nums = [234, 2, 41, 5, 346, 347, 5367, 3, 24] 16 print(sort_nums(nums))
优化的地方：
- 既然每次循环确定了一个最大数，那么是否可以在一次循环中同时找到一个最大数和一个最小数呢？当然可以，这样循环的总次数就减少了一半，效率大大提高。
1 def sort_nums(nums): 2 length = len(nums) 3 4 for x in range(length//2): 5 maxindex = x 6 minindex = -x -1 7 minorigin = minindex 8 for y in range(x+1, length-x): 9 if nums[maxindex] < nums[y]: 10 maxindex = y 11 if nums[minindex] > nums[-y-1]: 12 minindex = -y-1 13 14 if x != maxindex: 15 nums[maxindex], nums[x] = nums[x], nums[maxindex] 16 if x == minindex or x == length+minindex: # 如果最小值的索引交换过了，就要更新最小值的索引 17 minindex = maxindex 18 if minorigin != minindex and nums[minorigin] != nums[minindex]: 19 nums[minindex], nums[minorigin] = nums[minorigin], nums[minindex] 20 21 return nums 22 23 nums = [234, 2, 41, 5, 346, 347, 5367, 3, 24] 24 print(sort_nums(nums))
三、插入排序
1、插入排序实现思路
- 确定一个哨兵位置，将待比较的数插入到哨兵的位置，然后从索引为2的数开始比较，每次比较后将最大数插入到合适的位置。
2、代码实现
1 def sort_nums(nums): 2 nums = [0] + nums 3 length = len(nums) 4 5 for x in range(2, length): 6 nums[0] = nums[x] 7 j = x - 1 8 if nums[j] > nums[0]: 9 while nums[j] > nums[0]: 10 nums[j + 1] = nums[j] 11 j -= 1 12 13 nums[j + 1] = nums[0] 14 15 return nums[1:] 16 17 18 nums = [214, 35, 1, 51, 35, 13, 41, 5, 4365, 32] 19 print(sort_nums(nums))
四、快速排序
1、快四排序实现思路
- 有两个指针left和right分别指向列表的第一个元素和最后一个元素，取列表中第一个元素作为参考值k。
- 然后left指向的元素和k进行比较，如果小于或者等于k，left就一直向右移动，直到移动到大于k的地方停下。
- 然后right指向的元素和k进行比较，如果大于k，right就一直向左移动，直到移动到小于k的地方停下。
- 此时，如果left和right还没有相遇的话（left<right），则二者指向的值进行交换。
- 如果已经相遇，则说明第一次排序结束，将arr[right]和arr[0]的值进行交换，进行后面的递归。
2、代码实现
1 def quick_sort(arr, low, high): 2 if low < high: 3 # 传入参数，通过Partitions函数，获取k下标值 4 k = partitions(arr, low, high) 5 # 递归排序列表k下标左侧的列表 6 quick_sort(arr, low, k - 1) 7 # 递归排序列表k下标右侧的列表 8 quick_sort(arr, k + 1, high) 9 10 11 def partitions(arr, low, high): 12 left = low 13 right = high 14 # 将最左侧的值赋值给参考值k 15 k = arr[left] 16 # 当left下标小于right下标的情况下，此时判断二者移动是否相交，若未相交，则一直循环 17 while left < right: 18 # 当left对应的值小于k参考值，就一直向右移动 19 while arr[left] <= k: 20 left += 1 21 # 当right对应的值大于k参考值，就一直向左移动 22 while arr[right] > k: 23 right -= 1 24 # 若移动完，二者仍未相遇则交换下标对应的值 25 if left < right: 26 arr[left], arr[right] = arr[right], arr[left] 27 # 若移动完，已经相遇，则交换right对应的值和参考值 28 arr[low] = arr[right] 29 arr[right] = k 30 # 返回k值 31 return right 32 33 34 arr = [6, 1, 2, 7, 9, 3, 4, 5, 10, 8] 35 quick_sort(arr, 0, len(arr) - 1) 36 print(arr)
