冒泡排序、选择排序、插入排序、希尔排序
冒泡排序
基本思想
代码实现
# 冒泡排序
def bubble_sort(arr):
length = len(arr) - 1
for i in range(length):
flag = True
for j in range(length - i):
if arr[j] > arr[j + 1]:
temp = arr[j]
arr[j] = arr[j + 1]
arr[j + 1] = temp
flag = False
print(f'第{i + 1}趟的排序结果为：', arr)
if flag:
# 代码优化，如果某一趟排序中没有发生交换，表示序列已经有序，可以提前结束循环
break
bubble_sort([3, 9, -1, 10, 20])
bubble_sort([3, 9, -1, 10, -2])选择排序
基本思想
代码实现
# 选择排序
def select_sort(arr):
for i in range(len(arr) - 1): # 进行 n-1 趟排序
min = arr[i]
index = i
for j in range(i + 1, len(arr)):
if min > arr[j]:
min = arr[j]
index = j
if index != i:
arr[index] = arr[i]
arr[i] = min
print(f'第{i + 1}趟排序结果：', arr)
select_sort([3, 9, -1, 10, -2])
select_sort([3, 9, -1, 10, 20])插入排序
基本思想
代码实现
# 插入排序
def insert_sort(arr):
# for 循环遍历的是待排序的序列，即无序的序列
for i in range(len(arr) - 1):
insert_val = arr[i + 1] # 待插入有序列表的值
# 以 insert_index 位置为分割点，可以把 insert_index 及其之前的元素理解为已排序的序列
# insert_index 以后的元素是无序序列
insert_index = i # 待插入值的前一个值的下标，即有序列表的最后一个元素的位置
# while 循环遍历的是已有序的序列
# insert_index >= 0 保证下标不越界
# 从后往前访问有序列表
# insert_val < arr[insert_index] 当待插入的值比有序列表中的值还小时，往前遍历有序列表，继续比较
while insert_index >= 0 and insert_val < arr[insert_index]:
# 将 arr[insert_index] 值后移，空出前面的位置存放待插入的值
arr[insert_index + 1] = arr[insert_index]
# 继续访问有序列表的前一个元素
insert_index -= 1
# 退出循环时，表示找到了插入的位置
# 插入的位置为 insert_index + 1 ，因为 insert_index 位置要么为 -1 ，要么为比待插入值小的数
arr[insert_index + 1] = insert_val
print(f'第{i + 1}个待插入的值插入后的结果', arr)
insert_sort([3, 9, -1, 10, -2])
insert_sort([3, 9, -1, 10, 20])希尔排序
基本思想
代码实现
# 希尔排序——交换法（效率低）
def shell_sort1(arr):
"""
# 以 [8, 9, 1, 7, 2, 3, 5, 4, 6, 0] 为例进行分析
# 希尔排序的第一轮
# 第一轮将数组分为 10 // 2 = 5 组
for i in range(5, len(arr)):
# 遍历各组中所有的元素（共5组，每组2个元素），步长为5
j = i - 5
while j >= 0:
# 如果当前元素大于加上步长后的哪个元素，说明需要交换
if arr[j] > arr[j + 5]:
temp = arr[j]
arr[j] = arr[j + 5]
arr[j + 5] = temp
j -= 5
print('希尔排序的第一轮结果：', arr)
# 希尔排序的第二轮 [3, 5, 1, 6, 0, 8, 9, 4, 7, 2]
# 第二轮将数组分为 5 // 2 = 2 组
for i in range(2, len(arr)):
# 遍历各组中所有的元素（共2组，每组5个元素），步长为5
j = i - 2
while j >= 0:
# 如果当前元素大于加上步长后的哪个元素，说明需要交换
if arr[j] > arr[j + 2]:
temp = arr[j]
arr[j] = arr[j + 2]
arr[j + 2] = temp
j -= 2
print('希尔排序的第二轮结果：', arr)
# 希尔排序的第三轮 [0, 2, 1, 4, 3, 5, 7, 6, 9, 8]
# 第三轮将数组分为 2 // 2 = 1 组
for i in range(1, len(arr)):
# 遍历各组中所有的元素（共1组，每组10个元素），步长为5
j = i - 1
while j >= 0:
# 如果当前元素大于加上步长后的哪个元素，说明需要交换
if arr[j] > arr[j + 1]:
temp = arr[j]
arr[j] = arr[j + 1]
arr[j + 1] = temp
j -= 1
print('希尔排序的第三轮结果：', arr)
"""
# 交换法希尔排序
gap = len(arr) // 2
while gap > 0:
for i in range(gap, len(arr)):
# 遍历各组中所有的元素，步长为gap
j = i - gap
while j >= 0:
# 如果当前元素大于加上步长后的哪个元素，说明需要交换
if arr[j] > arr[j + gap]:
temp = arr[j]
arr[j] = arr[j + gap]
arr[j + gap] = temp
j -= gap
print('本轮排序结果：', arr)
gap //= 2
# 希尔排序——移位法（效率更高）
def shell_sort2(arr):
# 移位法希尔排序，效率更高
gap = len(arr) // 2
while gap > 0:
for i in range(gap, len(arr)):
j = i
temp = arr[j]
if arr[j] < arr[j - gap]:
while j - gap >= 0 and temp < arr[j - gap]:
arr[j] = arr[j - gap]
j -= gap
arr[j] = temp
print('本轮排序结果：', arr)
gap //= 2
shell_sort1([8, 9, 1, 7, 2, 3, 5, 4, 6, 0])
shell_sort2([8, 9, 1, 7, 2, 3, 5, 4, 6, 0])