Учебники

Python — Алгоритмы сортировки

Декабрь 19, 2018

Сортировка относится к упорядочению данных в определенном формате. Алгоритм сортировки определяет способ упорядочения данных в определенном порядке. Наиболее распространенные заказы в числовом или лексикографическом порядке.

Важность сортировки заключается в том, что поиск данных может быть оптимизирован до очень высокого уровня, если данные хранятся в отсортированном виде. Сортировка также используется для представления данных в более удобочитаемых форматах. Ниже мы видим пять таких реализаций сортировки в python.

  • Пузырьковая сортировка
  • Сортировка слиянием
  • Сортировка вставки
  • Shell Sort
  • Выбор сортировки

Пузырьковая сортировка

Это основанный на сравнении алгоритм, в котором сравнивается каждая пара соседних элементов, и элементы меняются местами, если они не в порядке. 

def bubblesort(list):

# Swap the elements to arrange in order
    for iter_num in range(len(list)-1,0,-1):
        for idx in range(iter_num):
            if list[idx]>list[idx+1]:
                temp = list[idx]
                list[idx] = list[idx+1]
                list[idx+1] = temp


list = [19,2,31,45,6,11,121,27]
bubblesort(list)
print(list)

Когда приведенный выше код выполняется, он дает следующий результат — 

[2, 6, 11, 19, 27, 31, 45, 121]

Сортировка слиянием

Сортировка слиянием сначала делит массив на равные половины, а затем объединяет их отсортированным образом. 

def merge_sort(unsorted_list):
    if len(unsorted_list) <= 1:
        return unsorted_list
# Find the middle point and devide it
    middle = len(unsorted_list) // 2
    left_list = unsorted_list[:middle]
    right_list = unsorted_list[middle:]

    left_list = merge_sort(left_list)
    right_list = merge_sort(right_list)
    return list(merge(left_list, right_list))

# Merge the sorted halves

def merge(left_half,right_half):

    res = []
    while len(left_half) != 0 and len(right_half) != 0:
        if left_half[0] < right_half[0]:
            res.append(left_half[0])
            left_half.remove(left_half[0])
        else:
            res.append(right_half[0])
            right_half.remove(right_half[0])
    if len(left_half) == 0:
        res = res + right_half
    else:
        res = res + left_half
    return res

unsorted_list = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]

print(merge_sort(unsorted_list))

Когда приведенный выше код выполняется, он дает следующий результат — 

[11, 12, 22, 25, 34, 64, 90]

Сортировка вставки

Сортировка вставки включает в себя поиск нужного места для данного элемента в отсортированном списке. Итак, в начале мы сравниваем первые два элемента и сортируем их, сравнивая их. Затем мы выбираем третий элемент и находим его правильную позицию среди двух предыдущих отсортированных элементов. Таким образом, мы постепенно добавляем больше элементов в уже отсортированный список, помещая их в правильное положение. 

def insertion_sort(InputList):
    for i in range(1, len(InputList)):
        j = i-1
        nxt_element = InputList[i]
# Compare the current element with next one
		
        while (InputList[j] > nxt_element) and (j >= 0):
            InputList[j+1] = InputList[j]
            j=j-1
        InputList[j+1] = nxt_element

list = [19,2,31,45,30,11,121,27]
insertion_sort(list)
print(list)

Когда приведенный выше код выполняется, он дает следующий результат — 

[2, 11, 19, 27, 30, 31, 45, 121]

Shell Sort

Оболочка сортировки включает в себя сортировку элементов, которые находятся далеко друг от друга. Мы сортируем большой подсписок данного списка и продолжаем уменьшать размер списка, пока все элементы не будут отсортированы. Приведенная ниже программа находит разрыв, приравнивая его к половине длины списка, и затем начинает сортировать все элементы в нем. Затем мы продолжаем сбрасывать разрыв, пока весь список не будет отсортирован. 

def shellSort(input_list):
    
    gap = len(input_list) // 2
    while gap > 0:

        for i in range(gap, len(input_list)):
            temp = input_list[i]
            j = i
# Sort the sub list for this gap

            while j >= gap and input_list[j - gap] > temp:
                input_list[j] = input_list[j - gap]
                j = j-gap
            input_list[j] = temp

# Reduce the gap for the next element

        gap = gap//2

list = [19,2,31,45,30,11,121,27]

shellSort(list)
print(list)

Когда приведенный выше код выполняется, он дает следующий результат — 

[2, 11, 19, 27, 30, 31, 45, 121]

Выбор сортировки

В сортировке выбора мы начинаем с поиска минимального значения в данном списке и перемещаем его в отсортированный список. Затем мы повторяем процесс для каждого из оставшихся элементов в несортированном списке. Следующий элемент, входящий в отсортированный список, сравнивается с существующими элементами и размещается в правильной позиции. Таким образом, в конце все элементы из несортированного списка сортируются. 

def selection_sort(input_list):

    for idx in range(len(input_list)):

        min_idx = idx
        for j in range( idx +1, len(input_list)):
            if input_list[min_idx] > input_list[j]:
                min_idx = j
# Swap the minimum value with the compared value

        input_list[idx], input_list[min_idx] = input_list[min_idx], input_list[idx]


l = [19,2,31,45,30,11,121,27]
selection_sort(l)
print(l)

Когда приведенный выше код выполняется, он дает следующий результат —

58
Share: