Python实现经典内部排序算法(归并排序)

本文介绍了Python实现归并排序的算法原理,包括如何合并两个有序列表以及归并排序的基本思路。归并排序的时间复杂度平均和最坏情况下均为O(nlogn),空间复杂度为O(n)。文章还探讨了算法的改进,如自然合并排序,以减少合并次数。

归并排序

1. 算法原理和Python代码

归并(Merge)排序法是将两个(或两个以上)有序表合并成一个新的有序表,即把待排序序列分为若干个子序列,每个子序列是有序的。然后再把有序子序列合并为整体有序序列。
首先用Python实现合并两个有序列表的操作。这个非常简单,只要从比较二个列表的第一个数,谁小就先取谁,取了后就将相应的下标右移一位。然后再进行比较,如果有列表访问结束,那直接将另一个列表的数据依次取出即可。

#coding:utf-8
#合并有序列表
def mergeList(a, b):            
    c = []
    i = 0
    j = 0
    while i < len(a) and j < len(b):
        print "1:",i,j
        if a[i] < b[j]:
            c.append(a[i])
            i += 1
        else:
            c.append(b[j])
            j += 1
    while i < len(a):
        c.append(a[i])
        i += 1
    while j < len(b):
        c,append(b[j])
        j += 1      
    return c
a = [1,3,5,6,7,8]
b = [2,4,6]
print mergeList(a, b)

注意:合并有序列表的时间复杂度为O(n)。

解决了上面的合并有序列表问题,再来看归并排序,其的基本思路就是将列表分成二组A,B,如果这二组组内的数据都是有序的,那么就可以很方便的将这二组数据进行排序。如何让这二组组内数据有序了?
可以将A,B组各自再分成二组。依次类推,当分出来的小组只有一个数据时,可以认为这个小组组内已经达到了有序,然后再合并相邻的二个小组就可以了。这样通过先递归的分解列表,再合并列表就完成了归并排序。

#拆分列表
def mergeSort(p, first, last):
    new = []
    if first < last:
        mid = (first + last)/2
        mergeSort(p, first, mid)
        mergeSort(p, mid + 1, last)
        a = p[first:mid + 1] #列表的索引性质:列表a中不包含p[mid + 1]元素
        b = p[mid + 1:last + 1]
        print "a:", a
        print "b:", b
        new = mergeList(a, b)
        print "new:",new
        start = first
        for i in new:  #将合并好的列表复制到p列表相应的位置中
            p[start] = i
            start += 1
        print "p:",p
    return p

p = [2,3,1,7,5,9,10,4,6,8]
first = 0
last = len(p) - 1
print mergeSort(p, first, last)

2. 时间复杂度和空间复杂度分析

2.1 时间复杂度

平均复杂度和最坏复杂度都是O(nlogn)

def mergeSort(p, first, last):        #T(n)
    if first < last:
        mid = (first + last)/2
        mergeSort(p, first, mid)      #T(n/2)
        mergeSort(p, mid + 1, last)   #T(n/2)
        new = mergeList(a, b)         #O(n)
        ...
    return p

所以当n=1时,T(n)=O(1);当n>1时,T(n)=2T(n/2)+O(n)
求解这个递归方程,
(根据数学知识,遇到类似的公式,T(n)=aT(n/b)+O(n),就应该令n=b^k(b的k次方),才能转化公式为可求解形式。)
这里写图片描述
网上找到的方法,根据公式的格式,采用假设的方法,网页链接

2.2 空间复杂度

占用大小为n的空间,存放代码中new列表,然后将new 列表再复制为p列表。

3 算法改进

自然合并排序原理:用1次对列表中的线性扫描找到所有的排好序的子列表,然后再将这些子列表两两合并。这种情况的合并次数较少,时间为O(n)。

评论 1
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值