十大经典排序算法Python版实现（附动图演示）

排序算法是《数据结构与算法》中最基本的算法之一。本文介绍10种常见的内部排序算法，及如何用Python实现。

排序算法可以分为内部排序和外部排序，内部排序是数据记录在内存中进行排序，而外部排序是因排序的数据很大，一次不能容纳全部的排序记录，在排序过程中需要访问外存。

常见的内部排序算法有：插入排序、希尔排序、选择排序、冒泡排序、归并排序、快速排序、堆排序、基数排序等。

用一张图概括：

关于时间复杂度：

• 平方阶 (O(n2)) 排序：各类简单排序，直接插入、直接选择和冒泡排序；

• 线性对数阶 (O(nlog2n)) 排序：快速排序、堆排序和归并排序；

• 希尔排序：O(n1+§)) 排序，§ 是介于 0 和 1 之间的常数；

• 线性阶 (O(n)) 排序：基数排序，此外还有桶、箱排序。

关于稳定性：

• 排序后 2 个相等键值的顺序和排序之前它们的顺序相同。

• 稳定的排序算法：冒泡排序、插入排序、归并排序和基数排序。

• 不是稳定的排序算法：选择排序、快速排序、希尔排序、堆排序。

名词解释：

• n：数据规模。

• k：“桶”的个数。

• In-place：占用常数内存，不占用额外内存。

• Out-place：占用额外内存。

冒泡排序

冒泡排序（Bubble Sort）也是一种简单直观的排序算法。它重复地走访过要排序的数列，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。走访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。这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端。

作为最简单的排序算法之一，冒泡排序给我的感觉就像 Abandon 在单词书里出现的感觉一样，每次都在第一页第一位，所以最熟悉。冒泡排序还有一种优化算法，就是立一个 flag，当在一趟序列遍历中元素没有发生交换，则证明该序列已经有序。但这种改进对于提升性能来说并没有什么太大作用。

1.算法步骤

• 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。

• 对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。这步做完后，最后的元素会是最大的数。

• 针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。

• 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。

2.动图演示

3.Python 代码

def bubbleSort(arr):
    for i in range(1, len(arr)):
        for j in range(0, len(arr)-i):
            if arr[j] > arr[j+1]:
                arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]
    return arr

选择排序

选择排序是一种简单直观的排序算法，无论什么数据进去都是 O(n²) 的时间复杂度。所以用到它的时候，数据规模越小越好。唯一的好处可能就是不占用额外的内存空间了吧。

1.算法步骤

• 首先在未排序序列中找到最小（大）元素，存放到排序序列的起始位置。

• 再从剩余未排序元素中继续寻找最小（大）元素，然后放到已排序序列的末尾。

• 重复第二步，直到所有元素均排序完毕。

2.动图演示

3.Python 代码