Python数据结构与算法（几种排序）小结

下面是关于“Python数据结构与算法（几种排序）小结”的完整攻略。

1. 排序算法简介

排序算法是一种将一组数据按照一定规则排列的算法。在计算机科学中，常见的算法包括冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序、归并排序等。

2. Python实现常见排序算法

2.1 冒泡排序

冒泡排序是一种通过交换相邻元素来排序的算法。Python中，我们可以使用以下代码实现冒泡排序：

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]
    return arr

在这个代码中，我们定义了 bubble_sort() 函数来实现冒泡排序。我们使用两个嵌套的循环来遍历数组，并通过比较邻元素来交换它们的位置。最后返回排序后的数组。

下面是一个使用冒泡排序的示例：

arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
print(bubble_sort(arr))

在这个示例，我们使用 bubble_sort() 函数对数组进行排序，并打印排序后的结果。

2.2 选择排序

选择排序是一种通过选择最小元素来排序的算法。在Python中，我们可以使用以下代码实现选择排序：

def selection_sort(arr):
    n = len(arr)
    for i in range(n        min_idx = i
        for j in range(i+1, n):
            if arr[j] < arr[min_idx]:
                min_idx = j
        arr[i], arr[min_idx] = arr[min_idx], arr[i]
    return arr

在这个代码中，我们定义了 selection_sort() 函数来实现选择排序。我们使用两个嵌套的循环来遍历数组，并通过比较元素来选择最小元素的位置。最后，我们返回排序后的数组。

下面是一个使用选择排序的示例：

arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
print(selection_sort(arr))

在这个示例中，我们使用 selection_sort() 函数对数组进行排序，并打印排序后的结果。

2.3 插入排序

插入排序是一种通过插入元素排序的算法。在Python中，我们可以使用以下代码实现插入排序：

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

在这个代码中，我们定义了 insertion_sort() 函数来实现插入排序。我们使用一个循环来遍历数组，并将每个元素插入到已排序的子数组中。最后，我们返回排序后的数组。

下面是一个插入排序的示例：

arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
print(insertion_sort(arr))

在这个示例中，我们使用 insertion_sort() 函数对数组进行排序，并打印排序后的结果。

2.4 快速排序

快速排序是一种通过分治法来排序的算法。Python中，我们可以使用以下代码实现快速排序：

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。我们先选择一个基准元素，然后将数组分成三个部分：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。最后，我们递归地对小大于基准素的部分进行，并将它们与等于基准元素的部分合并起来。

下面是一个使用快速排序的示例：

arr = [64, 34 25, 12, 22, 11, 90]
print(quick_sort(arr))

在这个示例中，我们使用 quick_sort() 函数对数组进行排序，并打印排序后的结果。

2.5 归并排序

并排序是一通过分治法来排序的算法。在Python中，我们可以使用以下代码实现归并排序：

def merge_sort(arr):
    if len(arr) > 1:
        mid = len(arr)//2
        left = arr[:mid]
        right = arr[mid:]
        merge_sort(left)
        merge_sort(right)
        i = j = k = 0
        while i < len(left) and j < len(right):
            if left[i] < right[j]:
                arr[k] = left[i]
                i += 1
            else:
                arr[k] = right[j]
                j += 1
            k += 1
        while i < len(left):
            arr[k] = left[i]
            i += 1
            k += 1
        while j < len(right):
            arr[k] = right[j]
            j += 1
            k += 1
    return arr

在这个代码中，我们定义了 merge_sort() 函数来实现归并排序。我们首先将数组分成两个部分，然后递归地对它们进行排序最后，我们将它们合并起来。

下面是一个使用归并排序的示例：

arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
print(merge_sort(arr))

在这个示例中，我们使用 merge_sort() 函数对数组进行排序，并打印排序后的结果。

3. 总结

排序算法是一种一组数据按照一定规则进行排列的算法。在Python中，常见的排序算法包括冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序、归并排序等。在实现这些算法时，我们需要使用相应的代码来遍历数组、比较元素、交换位置等。最后，我们可以返回排序后的数组。