从青铜到王者：六大排序算法实战解析

前言

在编程的世界里，排序算法如同一颗璀璨的明珠，闪耀着智慧的光芒。它不仅是计算机科学的基础知识点，更是每一位程序员必备的技能。今天，就让我们一同走进排序算法的世界，深入探究冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序、归并排序、堆排序这六大经典算法的精髓所在，为你提供一份全面、深入、实用的指南。

一、冒泡排序：简单易懂的入门算法

冒泡排序是一种简单直观的排序算法，它重复地走访过要排序的数列，依次比较相邻的两个元素，如果它们的顺序错误就把它们交换过来。走访数列的工作是重复地进行，直到没有再需要交换的元素为止。这种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。

算法原理：
假设我们有一个数组 [5, 3, 8, 4, 2]，在第一轮排序中，5 和 3 比较，5 大于 3，交换它们的位置，变为 [3, 5, 8, 4, 2]；接着 5 和 8 比较，5 小于 8，不交换；8 和 4 比较，8 大于 4，交换，变为 [3, 5, 4, 8, 2]；最后 8 和 2 比较，8 大于 2，交换，变为 [3, 5, 4, 2, 8]。经过第一轮排序，最大的元素 8 已经被“冒泡”到了最后。接下来重复这个过程，直到整个数组有序。

代码实现：

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]
    return arr

性能分析：
冒泡排序的时间复杂度为 O(n²)，在所有排序算法中效率较低，但在数据量较小时，其简单易实现的特点使其仍然具有一定的应用场景。

二、选择排序：寻找最优选择的算法

选择排序的基本思想是：在每一趟排序中，从待排序的数据元素中选出最小（或最大）的一个元素，存放在序列的起始位置，然后再从剩余未排序元素中寻找最小（或最大）元素，然后放到已排序序列的末尾。以此类推，直到全部待排序的数据元素排完。

算法原理：
以数组 [64, 25, 12, 22, 11] 为例，在第一轮排序中，从头到尾扫描整个数组，找到最小值 11，将其与第一个元素 64 交换位置，变