Python——常见排序算法解析

概述

十种常见排序算法可以分为两大类：

1. 非线性时间比较类排序：通过比较来决定元素间的相对次序，由于其时间复杂度不能突破O(nlogn)，因此称为非线性时间比较类排序。
2. 线性时间非比较类排序：不通过比较来决定元素间的相对次序，它可以突破基于比较排序的时间下界，以线性时间运行，因此称为线性时间非比较类排序。

基础定义

• 稳定：如果a原本在b前面，而a=b，排序之后a仍然在b的前面。
• 不稳定：如果a原本在b的前面，而a=b，排序之后 a 可能会出现在 b 的后面。
• 时间复杂度：对排序数据的总的操作次数。反映当n变化时，操作次数呈现什么规律。
• 空间复杂度：是指算法在计算机内执行时所需存储空间的度量，它也是数据规模n的函数。

图示

为了防止误导读者，本文所有概念性内容均截取自对应Wiki。

冒泡排序

原理

冒泡排序(Bubble Sort)是一种简单的排序算法。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。

步骤

冒泡排序算法的运作如下：

1. 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。
2. 对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。这步做完后，最后的元素会是最大的数。
3. 针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。
4. 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。

代码

def bubble_sort(list):
    length = len(list)
    # 第一级遍历
    for index in range(length):
        # 第二级遍历
        for j in range(1, length - index):
            if list[j - 1] > list[j]:
                # 交换两者数据，这里没用temp是因为python 特性元组。
                list[j - 1], list[j] = list[j], list[j - 1]
    return list

这种排序其实还可以稍微优化一下，添加一个标记，在排序已完成时，停止排序。

def bubble_sort_flag(list):
    length = len(list)
    for index in range(length):
        # 标志位
        flag = True
        for j in range(1, length - index):
            if list[j - 1] > list[j]:
                list[j - 1], list[j] = list[j], list[j - 1]
                flag = False
        if flag:
            # 没有发生交换，直接返回list
            return list
    return list

选择排序

原理