排序算法python实现

Python023

排序算法python实现,第1张

排序算法是《数据结构与算法》中最基本的算法之一。

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:

点击以下图片查看大图:

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;

O(n1+§)) 排序,§ 是介于 0 和 1 之间的常数。 希尔排序

线性阶 (O(n)) 排序 基数排序,此外还有桶、箱排序。

关于稳定性

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 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

包含以下内容:

1、冒泡排序 2、选择排序 3、插入排序 4、希尔排序 5、归并排序 6、快速排序 7、堆排序8、计数排序 9、桶排序 10、基数排序

排序算法包含的相关内容具体如下:

冒泡排序算法

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。

选择排序算法

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(n?) 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。

插入排序算法

插入排序的代码实现虽然没有冒泡排序和选择排序那么简单粗暴,但它的原理应该是最容易理解的了,因为只要打过扑克牌的人都应该能够秒懂。插入排序是一种最简单直观的排序算法,它的工作原理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。

希尔排序算法

希尔排序,也称递减增量排序算法,是插入排序的一种更高效的改进版本。但希尔排序是非稳定排序算法。

归并排序算法

归并排序(Merge sort)是建立在归并操作上的一种有效的排序算法。该算法是采用分治法(Divide and Conquer)的一个非常典型的应用。

快速排序算法

快速排序是由东尼·霍尔所发展的一种排序算法。在平均状况下,排序 n 个项目要 Ο(nlogn) 次比较。在最坏状况下则需要 Ο(n2) 次比较,但这种状况并不常见。事实上,快速排序通常明显比其他 Ο(nlogn) 算法更快,因为它的内部循环(inner loop)可以在大部分的架构上很有效率地被实现出来。

堆排序算法

堆排序(Heapsort)是指利用堆这种数据结构所设计的一种排序算法。堆积是一个近似完全二叉树的结构,并同时满足堆积的性质:即子结点的键值或索引总是小于(或者大于)它的父节点。堆排序可以说是一种利用堆的概念来排序的选择排序。

计数排序算法

计数排序的核心在于将输入的数据值转化为键存储在额外开辟的数组空间中。作为一种线性时间复杂度的排序,计数排序要求输入的数据必须是有确定范围的整数。

桶排序算法

桶排序是计数排序的升级版。它利用了函数的映射关系,高效与否的关键就在于这个映射函数的确定。

基数排序算法

基数排序是一种非比较型整数排序算法,其原理是将整数按位数切割成不同的数字,然后按每个位数分别比较。由于整数也可以表达字符串(比如名字或日期)和特定格式的浮点数,所以基数排序也不是只能使用于整数。

函数详见rres,此代码使该算法运行了两次

收获:

这是我第一个实现的代码。学习完该算法以后,逻辑框架基本上就有了,剩下需要明确的就是对应的python的语言。于是我就开始了查找“如何定义函数”(详见mofan的优酷),“循环体”和“if条件语句”的格式(https://blog.csdn.net/qq_39407518/article/details/79822498)“数学符号”(详见mofan的优酷),以及print的使用

1.def是python中指定义,一般用来定义函数,如果需要深度学习搭建网络可用来定义网络。值得注意的一点是

我不清楚为什么,但是如果没有加的话,那个函数公式就是一个花瓶,就像一个结果输不出去。

2.最坑的就是逻辑。一开始逻辑没理清楚,或者说在代码上有疏漏,导致我将left和right放在了循环体里,结果可想而知。不过也是因为这个错误,我知道pycharm中的debug怎么用,挺简单的,百度一下就出来了。

3.不知道什么原因,看的莫烦视频中的print多个变量一起输出是没有办法在我的pycharm中使用的,出来的结果很奇怪。可能是因为我是win10不是ios吧。print如果多个变量一起输出必须是print("名字:%s,名字2:%s"%(a,b))结果输出就是名字:a ,名字2:b

关于python中数据变量。第一遍运行结果出现很明显不对,于是我采用了debug。结果发现,mid1处一直为1而不是1.5,于是就开始了解数据变量。起初我猜测python默认所有变量为整型,但是根据二分法的结果我意识到此猜测不对,所以要改整个file的变量格式没有必要。所以我就在mid1式子前面加了一个float,结果就显示为1.5了。但是如果我将整个式子用()括起来,前面加float,结果还是1。我不太理解为什么。不过我知道了python的数据格式是根据输入量决定的,也就是说你的输入量如果是整型,那么与其直接相关的计算输出结果一定是整型,而且还是不采用进位的整型。在我没有采用+float/+.0这两种方法之前,mid1~3全部是整型。

或者不再mid1前面加float,直接将输入量后面点个点就行

真的很想吐槽一下print,好麻烦啊啊啊啊每次都得弄个%s,而且有时候还不能放一起!!!!

不要问我掌握了什么,要问我现在写完这个代码后有多么的爱python的精度表示 :-)我决定以后只要再编写数学公式的代码都将输入量的小数学点后面补很多0

fibonacci函数定义,每次debug后我的手都是抖的O( _ )O~

不知道自己什么时候有的强迫症,只要是代码下面有“~”我就必须要消掉。笑哭。这个很简单,前四个除了费波纳茨,都很简单。

这个公式看起来很麻烦,便写的时候更要谨慎。我上回把那个2搁在了分号下面,结果很大,所以还是换算成0.5更好(PS:勿忘那长河般的0)。

虽然代码很长,但是主要是因为print太多。本打算在开头print,最后结果会漏掉最后一部分。懒得想其他办法了,直接就这样吧

一开始while里面写成了>,导致run不出来。继而,debug也没法用。在网上一查才知道 “没联网”+“没选断点”。最后想尝试将else里面的内容输出来,结果发现run以后被刷屏了。于是改成i<7以后还是不行,于是想着加一个break跳出循环,结果成效了。

然后刚刚由debug了一下,才知道原来是i+1在if里面,因为没有办法+1,所以i=6一直存在,就不断循环。因为加break也好,i+1也好,都可以。

这是我第一组自己实现的python代码,就是数学公式用python语言组装起来。刚开始的时候知道大概需要在语言中体现什么,但不太清楚。于是我就在网上找了几个二分法的,他们都各有不同,但框架都差不多,不过如果要用到我们的那个公式里还需要改变很多。然后我就开始分析我们的题,我发现大体需要两部分,一部分函数定义,一部分循环体。但我不知道如何定义函数,如何写数学公式,如何弄变量,也就是说一些小点不太会,所以我选择直接百度。因为我知道自己阅读的能力不错,相比于从视频中提取要素,我更擅长通过阅读获得要点。有目的性地找知识点,掌握地更牢固。

于是我就开始了第一个——二分法的编写。我发现,自己出现了很多错误而且有很多地方都很基础。但我依然没选择视频,而是将这些问题直接在百度上找,因为视频讲完或许你也没找到点。当然,这是一步一步走的,不是直接就将程序摆上去,一点一点改。

随着前两个的成功,我发现自己对于这些代码有了自信,似乎看透了他们的伪装,抓住了本质。除此之外,我还意识到自己自从8月份以后,学习能力似乎提高了不少,而且有了更为有效的学习方法。各方面都有了一定的觉醒。除了第一个找了几个牛头不对马嘴的代码,其他都是根据自己的逻辑写,逻辑通下来以后,对应语言中某一部分不知道如何翻译就去百度,其实这几个套路都一样或者说数学公式转化的套路都一样。

我还意识到,汇编其实是最难的语言,目前为止所学到的,因为很多都需要自己去定义,去死抠,需要记住大量的指令且不能灵活变通。但是其他的却只需要将一些对应的记下来就好。python真的挺简单的。而且,我发现自己今天似乎打开了新世界的大门,我爱上了这种充满了灵性的东西,充满了严谨的美丽,还有那未知的变化,我发现我似乎爱上了代码。可能不仅仅局限于python,这些语言都充满了挑战性。我觉得当你疑惑的时候,就需要相信直觉,至少我发现它很准