排序总结

一、冒泡排序
# 冒泡排序
def bubbleSort(l):
    for i in range(len(l)-1, 0, -1):
        exchange = False
        for j in range(i):
            if l[j] > l[j+1]:
                exchange = True
                l[j], l[j+1] = l[j+1], l[j]
        if not exchange:
            return l
    return l
二、选择排序
# 选择排序
def selectionSort(l):
    for i in range(len(l)-1, 0, -1):
        largest = 0
        for j in range(1, i+1):
            if l[j] > l[largest]:
                largest = j
        l[i], l[largest] = l[largest], l[i]
    return l
三、插入排序
# 插入排序
def insertionSort(l):
    for i in range(1, len(l)):
        cur = l[i]
        position = i-1
        while position >= 0 and l[position] > cur:
            l[position+1] = l[position]
            position -= 1
        l[position+1] = cur
    return l
四、希尔排序

插入排序的比对次数,在最好的情况下是O(n),这发生在列表已是有序的情况下。实际上,列表越接近有序,插入排序的比对次数就越少。谢尔排序以插入排序作为基础,对无序表进行间隔划分,并对每个子列表都执行插入排序。随着子列表的数量越来越少,无序表的整体越来越接近有序,从而减少整体排序的比对次数。最后一趟是标准的插入排序,但由于前面几趟已经将列表处理到接近有序,这一趟仅需少数几次移动即可完成。子列表的间隔一般从n/2开始,每趟倍增:n/4, n/8......直到1。

由于每趟都使得列表更加接近有序,这过程会减少很多原先需要的无效比对。对谢尔排序的详尽分析比较复杂,大致说是介于O(n)和O(n^2)之间。

如果将间隔保持在2k-1(1、3、5、7、15、31等等),谢尔排序的时间复杂度约为O(n^1.5)

希尔排序不稳定。例如[2, 5, 2, 1, 4, 6],间隔为3,上来就把l[0]l[3]互换了,那么l[0]l[2]的顺序就变了。

五、归并排序

归并排序是稳定的:合并两个有序数组的时候,是稳定的。两个有序数组比较第一个元素,哪个小,哪个先。如果相等,则左数组先。
归并排序需要额外的的存储空间,因为合并时需要。
时间复杂度:最好、最差和平均都是。每一层的时间复杂度为,共有logn层。

# 归并排序
def mergeSort(l):
    if len(l) <= 1:
        return l
    mid = len(l)//2
    left = mergeSort(l[:mid])
    right = mergeSort(l[mid:])
    merge = []
    while left and right:
        if left[0] <= right[0]:
            merge.append(left.pop(0))
        else:
            merge.append(right.pop(0))
    merge.extend(left if left else right)
    return merge
六、快速排序

快速排序是不稳定的:[5, 8, 2, 5, 2]8和最后一个2交换,则两个2的次序变了。长距离交换,不稳定!
快速排序需要额外的的存储空间,因为虽然不需要存数组,但递归调用是用栈的,需要额外存储空间。
最好情况:每一次的flag刚好都可以平分整个数组,此时的时间复杂度为;
最差情况:每一次的flag刚好都是最大或者最小的数,此时的时间复杂度为;
平均情况:经过推导,平均情况为。

# 快速排序
def quickSort(l, left, right):
    if right <= left:
        return
    leftmark, rightmark = left, right
    tmp = l[left]
    leftmark += 1
    while leftmark <= rightmark:
        while leftmark <= rightmark and l[leftmark] <= tmp:
            leftmark += 1
        while leftmark <= rightmark and l[rightmark] >= tmp:
            rightmark -= 1
        if leftmark < rightmark:  
            l[leftmark], l[rightmark] = l[rightmark], l[leftmark]
    l[left], l[rightmark] = l[rightmark], l[left]
    quickSort(l, left, rightmark-1)
    quickSort(l, rightmark+1, right)
    return l

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