目錄

1. 冒泡排序(Bubble Sort)

2. 快速排序(Quick Sort)

參考：

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github：https://github.com/yuyongsheng1990/python_training/tree/master/training_002_Ranking_Algorithms

聯(lián)系：冒泡排序和快速排序都屬于交換排序，就是利用交換數(shù)據(jù)元素的位置進(jìn)行排序的方法

區(qū)別：冒泡排序一次只能消除一個(gè)逆序，而快速排序能一次消除多個(gè)逆序。

1. 冒泡排序(Bubble Sort)

• 時(shí)間復(fù)雜度：?-->意味著雙層循環(huán)
• 空間復(fù)雜度：O(1)
• 核心：雙層循環(huán) + 兩兩比較
• 特點(diǎn)：冒泡排序，最大的元素會(huì)優(yōu)先排到頂端

兩兩比較，若list[j]>list[j+1]，則交換，否則繼續(xù)?

-->這意味著包含n個(gè)元素的序列中任意一個(gè)元素都要和剩余的n-1個(gè)元素進(jìn)行一次比較，即

-->因?yàn)檫@是順序比較，list[j]和list[j+1]，所以1st: n-1; 2ed: n-1，即

-->優(yōu)化：因?yàn)槊看蚊芭菖判?#xff0c;都是先排最大的元素，其次是第二大元素，也就是說，第一輪后，最大的元素排到最后，后面也不用再參與比較了，以此類推，第二輪后，第二大元素也不用再參與比較了，需要比較的次數(shù)：(n-1)+(n-2)+(n-3)+...+1，即n(n-1)/2。

這反映到編程中，即i代表冒泡排序輪數(shù)，j表示指針?biāo)饕?#xff0c;j in range(0, len(list) - i)。

# 冒泡排序函數(shù)，兩層循環(huán) + 兩兩比較 def BubbleSort(list):# i控制冒泡輪數(shù)for i in range(0, len(list)-1):# 因?yàn)榈谝惠?#xff0c;最大的元素通過兩兩比較排到最后，第二輪，第二大的元素排到倒數(shù)第二的位置，# 所以，第一輪后最后一個(gè)元素不用再參與比較了，第二輪后，倒數(shù)第二個(gè)元素不用再參與比較了，j只需要比較到len(list)-i的索引位置就行了for j in range(0, len(list) - i - 1):if list[j] > list[j+1]:list[j], list[j+1] = list[j+1], list[j]# 如果為方便好看的話，i和j化簡 def BubbleSort_Simplify(list):# i控制冒泡輪數(shù)for i in range(1, len(list)):# 因?yàn)榈谝惠?#xff0c;最大的元素通過兩兩比較排到最后，第二輪，第二大的元素排到倒數(shù)第二的位置，# 所以，第一輪后最后一個(gè)元素不用再參與比較了，第二輪后，倒數(shù)第二個(gè)元素不用再參與比較了，j只需要比較到len(list)-i的索引位置就行了for j in range(0, len(list) - i):if list[j] > list[j+1]:list[j], list[j+1] = list[j+1], list[j]if __name__ == "__main__":# num_list = [12, 9, 12, 23, 93, 88, 45, 60]num_list = [9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 3, 1]BubbleSort_Simplify(num_list)print num_list

2. 快速排序(Quick Sort)

• 時(shí)間復(fù)雜度：?-->n意味著一層循環(huán)???????
• 空間復(fù)雜度：
• 核心：“基準(zhǔn)”。通常取第一個(gè)元素作為基準(zhǔn)，temp；分而治之(Divide and ?Conquer)策略把一個(gè)序列(list)分為兩個(gè)子序列(sub-lists)，稱為partition；遞歸，接下來對左子序列和右子序列分別重復(fù)上述步驟，知道快排結(jié)束。

最開始學(xué)習(xí)編程，遇到排序問題，一般都是用冒泡法，因?yàn)槊芭莘ê美斫?#xff0c;代碼量少。但是這種算法時(shí)間復(fù)雜度高，當(dāng)需要排序的元素較多時(shí)，程序運(yùn)行時(shí)間很長，因此產(chǎn)生了快速排序算法。該算法的實(shí)現(xiàn)可分為以下幾步：

1. 在數(shù)組中選一個(gè)基準(zhǔn)數(shù)（通常為數(shù)組第一個(gè)）；

2. 將數(shù)組中小于基準(zhǔn)數(shù)的數(shù)據(jù)移到基準(zhǔn)數(shù)左邊，大于基準(zhǔn)數(shù)的移到右邊；

3. 對于基準(zhǔn)數(shù)左、右兩邊的數(shù)組，不斷重復(fù)以上兩個(gè)過程，直到每個(gè)子集只有一個(gè)元素，即為全部有序。

例如有一需要排序的數(shù)組為：23,45,17,11,13,89,72,26,3,17,11,13（從小到大排序）：

選取數(shù)組第一個(gè)數(shù)23為基準(zhǔn)數(shù)，存入temp變量中，從數(shù)組的左右兩邊界向中間進(jìn)行遍歷，定義兩個(gè)指針 i 和 j，i 最開始指向數(shù)組的第一個(gè)元素，j 最開始指向數(shù)組的最后一個(gè)元素。指針 i 從左向右移動(dòng)，指針 j 從右向左移動(dòng)。先移動(dòng) j 指針（從右忘左移），當(dāng) j 指向的數(shù)大于基準(zhǔn)數(shù)時(shí)，略過，j 繼續(xù)往左移動(dòng)，直到遇到小于等于基準(zhǔn)數(shù)的數(shù)arr[j]，將arr[j]填入arr[i]中；再移動(dòng) i 指針，當(dāng) i 指向的數(shù)小于等于基準(zhǔn)數(shù)時(shí)，略過，i 繼續(xù)往右移動(dòng)，直到遇到不比基準(zhǔn)數(shù)小的數(shù)arr[i]，將arr[i]填入arr[j]中；再移動(dòng) i 指針，再移動(dòng) j 指針...(輪換移動(dòng))，直到 i 和 j 指針相遇，此時(shí)將temp（基準(zhǔn)數(shù)）填入arr[i]中即完成算法的第2個(gè)步驟。接下來分別將基準(zhǔn)數(shù)左邊和右邊的數(shù)組按照以上方法進(jìn)行聚合，直到每個(gè)子集只有一個(gè)元素，即排序完成。

可能描述得有些抽象，接下來用圖一步一步的示意：

將數(shù)組第一個(gè)數(shù)23賦給temp變量，指針 i 指向數(shù)組第一個(gè)元素，指針 j 指向數(shù)組最后一個(gè)元素

??

從 j 開始遍歷（從右往左），遇到13時(shí)，因?yàn)?3<=temp，因此將arr[j]填入arr[i]中，即此時(shí)指針 i 指向的數(shù)為13；

再從 i 遍歷（從左往右），遇到45時(shí)，因?yàn)?5>temp，因此將arr[i]填入arr[j]中，此時(shí)指針 j 指向的數(shù)為45；

繼續(xù)從 j 遍歷，遇到11時(shí)，因?yàn)?1<=temp，因此將arr[j]填入arr[i]中，即此時(shí)指針 i 指向的數(shù)為11；

從 i 遍歷，遇到89時(shí)，因?yàn)?9>temp，因此將arr[i]填入arr[j]中，此時(shí)指針 j 指向的數(shù)為89；

從 j 遍歷，遇到17時(shí)，因?yàn)?7<=temp，因此將arr[j]填入arr[i]中，即此時(shí)指針 i 指向的數(shù)為17；

從 i 遍歷，遇到72時(shí)，因?yàn)?2>temp，因此將arr[i]填入arr[j]中，此時(shí)指針 j 指向的數(shù)為72；

從 j 遍歷，遇到3時(shí)，因?yàn)?<=temp，因此將arr[j]填入arr[i]中，即此時(shí)指針 i 指向的數(shù)為3；

??

從 i 遍歷，遇到26時(shí)，因?yàn)?6>temp，因此將arr[i]填入arr[j]中，此時(shí)指針 j 指向的數(shù)為26；

??

從 j 遍歷，和 i 重合；

????????

將 temp（基準(zhǔn)數(shù)23）填入arr[i]中。

此時(shí)完成算法的第2個(gè)步驟，接下來將23左邊和右邊的子區(qū)間分別用以上方法進(jìn)行排序，直到區(qū)間只有一個(gè)元素即排序完成。
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Attention：python實(shí)現(xiàn)的快排采用的是覆蓋的方法，而不是傳統(tǒng)意義上C語言實(shí)現(xiàn)的左右位置調(diào)換list[left], list[right] = list[right], list[left]，而這種覆蓋+temp存儲(chǔ)對比基準(zhǔn)元素的做法更簡便一些。

# 定義快排函數(shù) def QuickSort(list, left, right):if left < right:pivot = partition(list, left, right)# 遞歸，先一直按著一邊排序完成，這就像左側(cè)深度遍歷QuickSort(list, left, pivot - 1)QuickSort(list, pivot + 1, right)# 基準(zhǔn)，分區(qū)partition def partition(list, left, right):temp = list[left]while left < right:# 如果單純判斷l(xiāng)ist[right] > temp，則可能因?yàn)橹羔樜恢脽o法變動(dòng)陷入死循環(huán)while left < right and list[right] >= temp:right -= 1list[left] = list[right]# 元素調(diào)換覆蓋后，雖然一定是小于或大于基準(zhǔn)元素temp的，指針left或right似乎可以直接-1或+1，但在python中l(wèi)eft=0，right=0時(shí)，兩次right-1會(huì)出現(xiàn)right=-1，造成排序出錯(cuò)。while left < right and list[left] <= temp:left += 1list[right] = list[left]# 因?yàn)檫@種覆蓋調(diào)換位置的方法因?yàn)檎加昧薼eft指針的位置會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)相同的元素，temp還原的時(shí)候要放在left指針位置list[left] = tempreturn leftif __name__ == "__main__":num_list = [3, 2, 1]QuickSort(num_list, 0, len(num_list) - 1)print num_list

參考：

[1]?快速排序算法???????

[2]?Python冒泡排序算法

《新程序員》：云原生和全面數(shù)字化實(shí)踐50位技術(shù)專家共同創(chuàng)作，文字、視頻、音頻交互閱讀

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的python programming training(二): 排序算法的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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