在 Python 中实现经典的排序算法

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1. 冒泡排序(Bubble Sort)

冒泡排序是一种简单的排序算法,通过重复地遍历列表,比较相邻的元素并交换它们,直到整个列表有序。

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]

my_list = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
bubble_sort(my_list)
print("Sorted array is:", my_list)

2. 快速排序(Quick Sort)

快速排序是一种分治排序算法,通过选择一个“枢纽”元素,将列表分割为两部分,再递归地排序每一部分。

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)

my_list = [3, 6, 8, 10, 1, 2, 1]
sorted_list = quick_sort(my_list)
print("Sorted array is:", sorted_list)

3. 插入排序(Insertion Sort)

插入排序通过构建有序序列,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。

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

my_list = [12, 11, 13, 5, 6]
insertion_sort(my_list)
print("Sorted array is:", my_list)

4. 选择排序(Selection Sort)

选择排序通过反复地从未排序部分选择最小(或最大)元素,将其移到已排序部分的末尾。

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

my_list = [64, 25, 12, 22, 11]
selection_sort(my_list)
print("Sorted array is:", my_list)

5. 归并排序(Merge Sort)

归并排序是一种分治算法,将列表分成若干子列表,分别排序后再合并。

def merge_sort(arr):
    if len(arr) <= 1:
        return arr

    mid = len(arr) // 2
    left = merge_sort(arr[:mid])
    right = merge_sort(arr[mid:])

    return merge(left, right)

def merge(left, right):
    result = []
    i = j = 0

    while i < len(left) and j < len(right):
        if left[i] < right[j]:
            result.append(left[i])
            i += 1
        else:
            result.append(right[j])
            j += 1

    result.extend(left[i:])
    result.extend(right[j:])
    return result

my_list = [38, 27, 43, 3, 9, 82, 10]
sorted_list = merge_sort(my_list)
print("Sorted array is:", sorted_list)