用 Python 学习算法：初级排序算法

摘要：
1. 使用 Python 实现初级排序算法：选择排序，插入排序，冒泡排序，希尔排序
2. 简单分析比较四种排序算法的性能

写在最前面

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简介

关于排序的具体定义，这里就不多说了，写多了我都觉得是一些没有的废话。总之一句话，就是将给定的一组数据，按照从小到大或者从大到小的顺序进行排列。

这一组数据，一般情况下都是指数组，Python 中则指列表。需要注意的是，我们没有限定数组内部具体每个元素是什么类型。常见的也就是：整数，实数，字符串等等，当然我们也可以自己定义数据类型，自定义的数据类型需要满足一个条件，那就是元素之间可以比较大小。

我参考学习的主要是《算法》这本书，其中就提及我们使用的数据类型需要通过 Comparable 接口实现 less() 方法。没看懂这句话？并没有没什么影响。这句话的意思就是说，我们使用的数据类型必须能比较大小。感觉在 Java 中实现起来有点小麻烦，但是在 Python 中则相对比较简单，我们需要定义重载运算符 __lt__() 即可，关于这一点，后面会具体提及。

下面我们介绍三种排序算法：选择排序 、插入排序 和 冒泡排序，并做简单的分析。使用的数据为整数或者实数列表。

准备工作

在具体介绍之前，我们首先介绍几个简单的辅助函数：

exch() 函数

def exch(datalist, i, j):
  '''
  - 交换 datalist 中第 i 个数与第 j 个数的位置
  '''
  datalist[i], datalist[j] = datalist[j], datalist[i]

这里有一点需要注意，在 Python 中交换两个变量的值，并不需要中间再定义一个临时变量

isSorted() 函数

def isSorted(datalist):
   '''
   - 检测 datalist 中的元素是否有序
   '''
   for i in range(len(datalist)-1):
       if datalist[i] > datalist[i+1]:
           return False

这里需要注意的是 len() 函数的用法，如果 datalist 是一个列表，则不用操心。但是如果 datalist 是我们自定义的数据类型，就得注意在类中加入 __len__() 重载操作符。

选择排序

选择排序算法算是一种最简单的排序算法，其步骤如下：

1. 找到数组中最小的那个元素
2. 将这个最小的元素与第一个元素互换位置
3. 在剩下的元素中找到一个最小的元素
4. 将这个最小的元素与第二个元素互换位置
5. 依次类推，直到最后

下面给出相应的 Python 代码：

# _*_ encoding:utf-8 _*_

'''
Created on 2017\11\29

@author: wangs0622
'''

import sort
# 上面给出的几个辅助函数都在 sort 这个文件中存放

def selectionSort(data):
   for i in range(len(data)):
       min_index = i
       for j in range(i,len(data)):
           if data[j] < data[min_index]: min_index = j
       sort.exch(data, i, min_index)

if __name__ == '__main__':
   data = [5,3,6,9,12,35,32,89,43,1,-2,-5,24,100,-34,23,43,23,89,11]
   selectionSort(data)
   print data

代码看上去很简单，并不复杂，主要是因为这个算法本身就比较简单。

选择排序算法简单分析

虽然这个算法看上去简洁明了，但是其计算时间比较长。假设给定的数组长度为 N