python查找与排序算法详解(示图+代码)

下面是关于“Python查找与排序算法详解”的完整攻略。

1. 查找算法

1.1 线性查找算法

线性查找算法是一种简单的查找算法，它的基本思想是从数据集合的第一个元素开始逐个比较，直到找到目标元素或遍完整个数据集合。在Python中，我们可以使用线性查找算法来查找任意数据类型的元素。

下面使用Python实现性查算法：

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

在这个代码中，我们定义了_search()函数来实现线性查算法。我们首先遍历整个数组，逐个比较元素是否等于目标元素。如果找到目标元素，则返回元素的下标。如果未找到目标元素，则返回-1。

下面是一个使用性查找算法的示例：

arr = [1, 3, 5, 7, 9]
target = 5
result = linear(arr, target)
if result != -1:
    print("Element is present at index", result)
else:
    print("Element is not present in array")

输出：

Element is at index 2

在这个示例中，我们定义了一个包含5个元素的数组，并使用linear_search()函数查找目标元素5。最终目标元素的下。

1.2 二分查找算法

二分查找算法是一种高效的查找算法，它的基本思想将数据集合分成两份，然后递归地在其中一部分查找目标元素。在Python中，我们可以使用二分查找算法来查找有序数组中的元素。

下面使用Python实现二分查找算法：

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

在这个代码中，我们定义了binary_search()函数来实现二分查找算法。我们首先将数据合的左右边界分别设置为0和数组长度减1。然后在每次环中，我们计算中间元素下标，并将其与目标元素进行比较。如果中间元素等于目标元素，则返回间元素的下标。如果中间元素小于目标元素，则将左边界动到中间元素的右一位。如果中间元素大于目标元素，则将右边界移动到中间元素的左边一位。最终如果未找目标元素，则返回-1。

下面是一个使用二分查找算法的示例：

arr = [1, 3, 5, 7, 9]
target = 5
result = binary_search(arr, target)
if result != -1:
    print("Element is present at index", result)
else:
    print("Element is not present in array")

输出：

Element is present at index 2

在这个示例中，我们定义了一个包含5个元素的数组，并使用binary_search()函数查找目标元素5。最终输出目标元素的下标。

2. 排序算法

2.1 冒泡排序算法

冒泡排序算法是一种简单的排序算法，它的基本思想是从数据集合的第一个元素开始逐个比较，前一个元素大于后一个元素，则交换它们的位置。在Python中，我们可以使用冒泡排序算法来对任意数据类型的素进行排序。

下面使用Python实现冒泡排序算法：

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

在这个代码中，我们定义了bubble_sort()函数来实现冒泡排序算法。我们首先定义数组的长度n，然后使用两个嵌循环来遍历整个。在内层循环中，我们比较相邻的两个元素，如果前一个元素大于后一个元素，则交换它们的位置。

下面是一个使用冒泡排序算法的示例：

arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
bubble_sort(arr)
print("Sorted array is:", arr)

输出：

`
Sorted array is: [11, 12, 22, 25, 34, 64, 90]

在这个示例中，我们定义了一个包含7个元素的数组，并使用`bubble_sort()`函数对其进行排序。最终输出排序后的数组。

### 2.2 快速排序算法

快速排序算法是一种高效的排序算法，它的基本思想是选择一个基准元素，然后将数组分成两部分，一部分小于基准元素，一部分大于基准元素。然后递归地对两部分进行排序。在Python中，我们可以使用快速排序算法来对任意数据类型的元素进行排序。

下面使用Python实现快速排序算法：

```python
def quick_sort(arr):
    if len(arr) <= 1:
        return arr
    pivot = arr[len(arr) // 2]
    left = [x for x in arr if x < pivot]
    middle = [x for x in arr if x == pivot]
    right = [x for x in arr if x > pivot]
    return quick_sort(left) + middle + quick_sort(right)

在这个代码中，我们定义了quick_sort()函数来实现快速排序法。我们首先判断数组的长度是否小于等于1，如果是，则直返回数组。否则，我们选择一个基准元素pivot，然后将数组分成三部分：小于基准元素的部分、等于基准元素的部分和大于基准元素的部分。然后递归地对小和大于基准元素的部进行排序，最终将三部分合并起来。

下面是一个使用快速排序算法的示例：

arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
sorted_arr = quick_sort(arr)
print("Sorted array is:", sorted_arr)

输出：

Sorted array is: [11, 12, 22, 25, 34, 64, 90]

在这个示例中，我们定义了一个包含7个元素的数组，并使用quick_sort()函数对其进行排序。最终输出排序后的数组。

3. 总结

Python查找与排序算法的实现包括线性查算法、二分查找算法、冒泡排序算法和快速排序算法等。这些算法都是计算机科学中最基本的算法之一，也是Python开发者须掌握的算法之一。在实际应用中，我们根据具体问题选择适当算法来进行发和实现。