Python算法实现：经典排序算法详解

一、引言

排序算法是计算机科学中非常基础和重要的一个部分。在Python中，我们可以使用多种算法来实现排序功能。本文将介绍几种常见的排序算法，并通过Python代码实现。

二、常见的排序算法

1. 冒泡排序（Bubble Sort）

冒泡排序是一种简单的排序算法。它重复地遍历要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。遍历数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。

Python实现

 

import random

"""
时间复杂度 O(n^2) 稳定算法
"""
def bubble_sort(my_list):
    for i in range(len(my_list)-1):#多少轮数

        count=0#优化,从0开始的子序列,统计
        for j in range(len(my_list)-1-i):
            if my_list[j]>my_list[j+1]:
                count+=1
                my_list[j],my_list[j+1]=my_list[j+1],my_list[j]
        if count==0:#  子序列已经成序列排列,即退出
            break

if __name__ == '__main__':
    list=[i+random.randint(0,12) for i in range(12) ]
    print(list)
    bubble_sort(list)
    print(list)

：

1. 选择排序（Selection Sort）

选择排序是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是首先在未排序序列中找到最小（或最大）元素，存放到排序序列的起始位置，然后，再从剩余未排序元素中继续寻找最小（或最大）元素，然后放到已排序序列的末尾。以此类推，直到所有元素均排序完毕。

Python实现：

'''


'''
import random

"""
选择排序   不稳定(相同数据,相对位置变了)  时间复杂度O(n^2)
"""
def select(alist):
    n=len(alist)
    #i控制循环,剩一个数,不用在排,故n-1抡
    for i in range(n-1):
        #最小值的索引,默认第一个要排序的位置
        min_index=i
        for j in range(i+1,n):
            if alist[min_index]>alist[j]:
                min_index=j
        if min_index!=i:
            alist[i],alist[min_index]=alist[min_index],alist[i]
    print(alist)

if __name__ == '__main__':
    #生成随机数列,进行排序病`打印结果
    list=[i+random.randint(0,12) for i in range(12) ]
    print(list)
    select(list)

1. 插入排序（Insertion Sort）

插入排序的工作方式是通过构建有序序列，对于未排序数据，在已排序序列中从后向前扫描，找到相应位置并插入。插入排序在实现上，通常采用in-place排序（即只需用到O(1)的额外空间的排序），因而在从后向前扫描过程中，需要反复把已排序元素逐步向后挪位，为最新元素提供插入空间。

Python实现：

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

三、总结

以上我们介绍了三种常见的排序算法，包括冒泡排序、选择排序和插入排序。每种算法都有其独特的特点和适用场景。冒泡排序和选择排序的时间复杂度都是O(n^2)，适用于数据量较小的情况。插入排序的时间复杂度在最好情况下是O(n)，平均和最坏情况下是O(n^2)，因此在数据量较小且部分有序的情况下表现较好。在实际应用中，我们通常会根据具体需求和数据特点选择合适的排序算法。

此外，Python内置了强大的排序函数sorted()和列表的sort()方法，它们底层通常使用了更高效的排序算法（如快速排序、归并排序等），对于大多数情况来说，直接使用这些内置函数就能满足需求。然而，了解并实现这些基础的排序算法，对于我们深入理解计算机科学和算法设计有着非常重要的意义。