本文主要介紹了常見的8大排序算法基本概念以及其Python實(shí)現(xiàn)方式，如果你是Java程序員，也可以看看之前我們介紹的Java程序員必須掌握的8大排序算法。

1、插入排序

描述

插入排序的基本操作就是將一個(gè)數(shù)據(jù)插入到已經(jīng)排好序的有序數(shù)據(jù)中，從而得到一個(gè)新的、個(gè)數(shù)加一的有序數(shù)據(jù)，算法適用于少量數(shù)據(jù)的排序，時(shí)間復(fù)雜度為 O(n^2)。是穩(wěn)定的排序方法。插入算法把要排序的數(shù)組分成兩部分：***部分包含了這個(gè)數(shù)組的所有元素，但將***一個(gè)元素除外（讓數(shù)組多一個(gè)空間才有插 入的位置），而第二部分就只包含這一個(gè)元素（即待插入元素）。在***部分排序完成后，再將這個(gè)***元素插入到已排好序的***部分中。

代碼實(shí)現(xiàn)

def insert_sort(lists): 
    # 插入排序 
    count = len(lists) 
    for i in range(1, count): 
        key = lists[i] 
        j = i - 1 
        while j >= 0: 
            if lists[j] > key: 
                lists[j + 1] = lists[j] 
                lists[j] = key 
            j -= 1 
    return lists 

2、希爾排序

描述

希爾排序(Shell Sort)是插入排序的一種。也稱縮小增量排序，是直接插入排序算法的一種更高效的改進(jìn)版本。希爾排序是非穩(wěn)定排序算法。該方法因DL．Shell于 1959年提出而得名。 希爾排序是把記錄按下標(biāo)的一定增量分組，對(duì)每組使用直接插入排序算法排序；隨著增量逐漸減少，每組包含的關(guān)鍵詞越來越多，當(dāng)增量減至1時(shí)，整個(gè)文件恰被分 成一組，算法便終止。

代碼實(shí)現(xiàn)

def shell_sort(lists): 
    # 希爾排序 
    count = len(lists) 
    step = 2 
    group = count / step 
    while group > 0: 
        for i in range(0, group): 
            j = i + group 
            while j < count: 
                k = j - group 
                key = lists[j] 
                while k >= 0: 
                    if lists[k] > key: 
                        lists[k + group] = lists[k] 
                        lists[k] = key 
                    k -= group 
                j += group 
        group /= step 
    return lists 

3、冒泡排序

描述

它重復(fù)地走訪過要排序的數(shù)列，一次比較兩個(gè)元素，如果他們的順序錯(cuò)誤就把他們交換過來。走訪數(shù)列的工作是重復(fù)地進(jìn)行直到?jīng)]有再需要交換，也就是說該數(shù)列已經(jīng)排序完成。

代碼實(shí)現(xiàn)

def bubble_sort(lists): 
    # 冒泡排序 
    count = len(lists) 
    for i in range(0, count): 
        for j in range(i + 1, count): 
            if lists[i] > lists[j]: 
                lists[i], lists[j] = lists[j], lists[i] 
    return lists 

4、快速排序

描述

通過一趟排序?qū)⒁判虻臄?shù)據(jù)分割成獨(dú)立的兩部分，其中一部分的所有數(shù)據(jù)都比另外一部分的所有數(shù)據(jù)都要小，然后再按此方法對(duì)這兩部分?jǐn)?shù)據(jù)分別進(jìn)行快速排序，整個(gè)排序過程可以遞歸進(jìn)行，以此達(dá)到整個(gè)數(shù)據(jù)變成有序序列。

代碼實(shí)現(xiàn)

def quick_sort(lists, left, right): 
    # 快速排序 
    if left >= right: 
        return lists 
    key = lists[left] 
    low = left 
    high = right 
    while left < right: 
        while left < right and lists[right] >= key: 
            right -= 1 
        lists[left] = lists[right] 
        while left < right and lists[left] <= key: 
            left += 1 
        lists[right] = lists[left] 
    lists[right] = key 
    quick_sort(lists, low, left - 1) 
    quick_sort(lists, left + 1, high) 
    return lists 

5、直接選擇排序

描述

基本思想：第1趟，在待排序記錄r1 ~ r[n]中選出最小的記錄，將它與r1交換；第2趟，在待排序記錄r2 ~ r[n]中選出最小的記錄，將它與r2交換；以此類推，第i趟在待排序記錄r[i] ~ r[n]中選出最小的記錄，將它與r[i]交換，使有序序列不斷增長(zhǎng)直到全部排序完畢。

代碼實(shí)現(xiàn)

def select_sort(lists): 
    # 選擇排序 
    count = len(lists) 
    for i in range(0, count): 
        min = i 
        for j in range(i + 1, count): 
            if lists[min] > lists[j]: 
                min = j 
        lists[min], lists[i] = lists[i], lists[min] 
    return lists 

6、堆排序

描述

堆排序(Heapsort)是指利用堆積樹（堆）這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所設(shè)計(jì)的一種排序算法，它是選擇排序的一種?？梢岳脭?shù)組的特點(diǎn)快速定位指定索引的元 素。堆分為大根堆和小根堆，是完全二叉樹。大根堆的要求是每個(gè)節(jié)點(diǎn)的值都不大于其父節(jié)點(diǎn)的值，即A[PARENT[i]] >= A[i]。在數(shù)組的非降序排序中，需要使用的就是大根堆，因?yàn)楦鶕?jù)大根堆的要求可知，***的值一定在堆頂。

代碼實(shí)現(xiàn)

# 調(diào)整堆 
def adjust_heap(lists, i, size): 
    lchild = 2 * i + 1 
    rchild = 2 * i + 2 
    max = i 
    if i < size / 2: 
        if lchild < size and lists[lchild] > lists[max]: 
            max = lchild 
        if rchild < size and lists[rchild] > lists[max]: 
            max = rchild 
        if max != i: 
            lists[max], lists[i] = lists[i], lists[max] 
            adjust_heap(lists, max, size) 
 
# 創(chuàng)建堆 
def build_heap(lists, size): 
    for i in range(0, (size/2))[::-1]: 
        adjust_heap(lists, i, size) 
 
# 堆排序 
def heap_sort(lists): 
    size = len(lists) 
    build_heap(lists, size) 
    for i in range(0, size)[::-1]: 
        lists[0], lists[i] = lists[i], lists[0] 
        adjust_heap(lists, 0, i) 

7、歸并排序

描述

歸并排序是建立在歸并操作上的一種有效的排序算法,該算法是采用分治法（Divide and Conquer）的一個(gè)非常典型的應(yīng)用。將已有序的子序列合并，得到完全有序的序列；即先使每個(gè)子序列有序，再使子序列段間有序。若將兩個(gè)有序表合并成一 個(gè)有序表，稱為二路歸并。

歸并過程為：比較a[i]和a[j]的大小，若a[i]≤a[j]，則將***個(gè)有序表中的元素a[i]復(fù)制到r[k]中，并令i和k分別加上1；否 則將第二個(gè)有序表中的元素a[j]復(fù)制到r[k]中，并令j和k分別加上1，如此循環(huán)下去，直到其中一個(gè)有序表取完，然后再將另一個(gè)有序表中剩余的元素復(fù) 制到r中從下標(biāo)k到下標(biāo)t的單元。歸并排序的算法我們通常用遞歸實(shí)現(xiàn)，先把待排序區(qū)間[s,t]以中點(diǎn)二分，接著把左邊子區(qū)間排序，再把右邊子區(qū)間排序， ***把左區(qū)間和右區(qū)間用一次歸并操作合并成有序的區(qū)間[s,t]。

代碼實(shí)現(xiàn)

def merge(left, right): 
    i, j = 0, 0 
    result = [] 
    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 += left[i:] 
    result += right[j:] 
    return result 
 
def merge_sort(lists): 
    # 歸并排序 
    if len(lists) <= 1: 
        return lists 
    num = len(lists) / 2 
    left = merge_sort(lists[:num]) 
    right = merge_sort(lists[num:]) 
    return merge(left, right) 

8、基數(shù)排序

描述

基數(shù)排序（radix sort）屬于“分配式排序”（distribution sort），又稱“桶子法”（bucket sort）或bin sort，顧名思義，它是透過鍵值的部份資訊，將要排序的元素分配至某些“桶”中，藉以達(dá)到排序的作用，基數(shù)排序法是屬于穩(wěn)定性的排序，其時(shí)間復(fù)雜度為O (nlog(r)m)，其中r為所采取的基數(shù)，而m為堆數(shù)，在某些時(shí)候，基數(shù)排序法的效率高于其它的穩(wěn)定性排序法。

代碼實(shí)現(xiàn)

import math 
def radix_sort(lists, radix=10): 
    k = int(math.ceil(math.log(max(lists), radix))) 
    bucket = [[] for i in range(radix)] 
    for i in range(1, k+1): 
        for j in lists: 
            bucket[j/(radix**(i-1)) % (radix**i)].append(j) 
        del lists[:] 
        for z in bucket: 
            lists += z 
            del z[:] 
    return lists