Python算法学习指南（代码实例）

最新推荐文章于 2025-03-15 22:16:40 发布

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文章标签：算法 python 数据结构数据分析开发语言

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Python966/article/details/131229455

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本文介绍了Python中常见的五种算法：查找算法（如线性查找、二分查找、哈希查找）、排序算法（如冒泡排序、插入排序、快速排序）、递归算法（如斐波那契数列、阶乘）、动态规划算法（如背包问题、最长上升子序列）以及贪心算法（如背包问题、活动选择），并提供了相应的代码示例。

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Python是一种高级编程语言，它在机器学习、数据分析、Web开发等领域都有广泛的应用。与其他编程语言一样，Python也支持各种算法。本文将介绍5种常见的Python算法，包括查找算法、排序算法、递归算法、动态规划算法、贪心算法，并提供代码实例。

查找算法

查找算法是在一组数据中查找特定元素的算法。常见的查找算法有线性查找、二分查找、哈希查找等。

线性查找算法非常简单，它从第一个元素开始遍历，直到找到目标元素为止。以下是Python代码实例：

def linear_search(lst, target):
for i in range(len(lst)):
if lst[i] == target:
return i
return -1

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二分查找算法则是将有序数组分成两部分，每次查找都可以将查找范围缩小一半。以下是Python代码实例：

def binary_search(lst, target):
    left, right = 0, len(lst) - 1
    while left <= right:
        mid = (left + right) // 2
        if lst[mid] == target:
            return mid
        elif lst[mid] < target:
            left = mid + 1
        else:
            right = mid - 1
    return -1

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哈希查找算法则是通过哈希函数将元素映射到唯一的位置，从而实现查找。以下是Python代码实例：

def hash_search(lst, target):
    hash_table = {}
    for i in range(len(lst)):
        if lst[i] not in hash_table:
            hash_table[lst[i]] = i
    if target in hash_table:
        return hash_table[target]
    else:
        return -1

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排序算法

排序算法是将一组数据按照一定的顺序排列的算法。常见的排序算法有冒泡排序、插入排序、快速排序等。

冒泡排序算法就是将相邻的两个元素逐个比较，如果前面的元素大于后面的元素，则交换它们的位置。以下是Python代码实例：

def bubble_sort(lst):
    for i in range(len(lst)):
        for j in range(i+1, len(lst)):
            if lst[i] > lst[j]:
                lst[i], lst[j] = lst[j], lst[i]
    return lst

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插入排序算法则是将一个元素插入到已排好序的数组中的正确位置。以下是Python代码实例：

def insert_sort(lst):
    for i in range(1, len(lst)):
        j = i
        while j > 0 and lst[j] < lst[j-1]:
            lst[j], lst[j-1] = lst[j-1], lst[j]
            j -= 1
    return lst

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快速排序算法则是通过递归地将数组分成左右两部分，并对每个部分进行排序。以下是Python代码实例：

def quick_sort(lst):
    if len(lst) <= 1:
        return lst
    pivot = lst[len(lst)//2]
    left, right, equal = [], [], []
    for i in lst:
        if i < pivot:
            left.append(i)
        elif i > pivot:
            right.append(i)
        else:
            equal.append(i)
    return quick_sort(left) + equal + quick_sort(right)

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递归算法

递归算法是通过递归调用自身来处理问题的算法。常见的递归算法有斐波那契数列、阶乘等。

斐波那契数列算法就是将前两个数之和作为下一个数的值，从而得到一系列的数。以下是Python代码实例：

def fibonacci(n):
    if n <= 0:
        return 0
    elif n == 1:
        return 1
    else:
        return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)

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阶乘算法则是将一个数的阶乘表示为所有小于等于它的正整数的积。以下是Python代码实例：

def factorial(n):
    if n == 0:
        return 1
    else:
        return n * factorial(n-1)

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动态规划算法

动态规划算法是将一个复杂的问题分解成简单的子问题来解决的算法。常见的动态规划算法有背包问题、最长上升子序列等。

背包问题算法就是给定一组物品和一个背包，物品有各自的重量和价值，要求在不超过背包容量的情况下，选择一些物品使得它们的总价值最大。以下是Python代码实例：

def knapsack(w, v, c):
    n = len(w)
    dp = [[0] * (c+1) for i in range(n+1)]
    for i in range(1, n+1):
        for j in range(1, c+1):
            if w[i-1] <= j:
                dp[i][j] = max(dp[i-1][j], dp[i-1][j-w[i-1]]+v[i-1])
            else:
                dp[i][j] = dp[i-1][j]
    return dp[n][c]

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最长上升子序列算法则是给定一个无序数组，求其中最长的上升子序列的长度。以下是Python代码实例：

def lis(lst):
    n = len(lst)
    dp = [1] * n
    for i in range(1, n):
        for j in range(i):
            if lst[j] < lst[i]:
                dp[i] = max(dp[i], dp[j]+1)
    return max(dp)

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贪心算法

贪心算法是一种在每一步选择中都采取当前状态下最优解的策略来求解问题的算法。常见的贪心算法有背包问题、活动选择等。

背包问题算法中的贪心策略就是每次选择价值最高的物品放入背包中。以下是Python代码实例：

def knapsack_greedy(w, v, c):
    n = len(w)
    ratio = [(v[i]/w[i], w[i], v[i]) for i in range(n)]
    ratio = sorted(ratio, reverse=True)
    ans = 0
    for i in range(n):
        if c >= ratio[i][1]:
            c -= ratio[i][1]
            ans += ratio[i][2]
        else:
            ans += c * ratio[i][0]
            break
    return ans

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活动选择算法则是一个贪心算法，它通过选择结束时间最早的活动来获得最优解。以下是Python代码实例：

def activity_selection(start, end):
    n = len(end)
    i = 0
    ans = [i]
    for j in range(1, n):
        if start[j] >= end[i]:
            ans.append(j)
            i = j
    return ans

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总结

本文介绍了5种常见的Python算法，包括查找算法、排序算法、递归算