数据结构排序算法pyhon

1. 冒泡排序

冒泡排序是一种简单的排序算法。它重复地走访过要排序的数列，一次比较两个元素，如果它们的顺序错误就进行交换。走访数列的工作会重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。

Python 代码：

def bubble_sort(arr):
    n = len(arr)
    for i in range(n):
        # 这里j只需要遍历到n-i-1就好了，因为前面的已经排好序了
        for j in range(n-i-1):
            if arr[j] > arr[j+1]:
                arr[j], arr[j+1] = arr[j+1], arr[j]

arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
bubble_sort(arr)
print(arr)

输出结果： `[11, 12, 22, 25, 34, 64, 90]`

2. 选择排序

选择排序是一种简单直观的排序算法。它的工作原理：首先在未排序的数列中找到最小元素，存放到排序序列的起始位置，然后再从剩余未排序的元素中继续寻找最小元素，然后放到已排序序列的末尾。以此类推，直到所有元素均排序完毕。

Python 代码：

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

arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
selection_sort(arr)
print(arr)

输出结果： `[11, 12, 22, 25, 34, 64, 90]`

3. 插入排序

插入排序的工作原理是通过构建有序序列，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。

Python 代码：

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

arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
insertion_sort(arr)
print(arr)

输出结果： `[11, 12, 22, 25, 34, 64, 90]`

4. 快速排序

快速排序是一种高效的排序算法，采用了分治思想。它的基本思路是：先从数列中取出一个数作为基准数，然后将数组中小于该数的数放在其左边，大于该数的数放在其右边。然后再对左右区间重复该过程，直到各区间只有一个数。

Python 代码：

def quick_sort(arr, start, end):
    if start < end:
        pivot_index = partition(arr, start, end)
        quick_sort(arr, start, pivot_index-1)
        quick_sort(arr, pivot_index+1, end)

# 划分函数
def partition(arr, start, end):
    # 选取最后一个元素作为基准数
    pivot = arr[end]
    i = start - 1
    for j in range(start, end):
        if arr[j] < pivot:
            i += 1
            arr[i], arr[j] = arr[j], arr[i]
    arr[i+1], arr[end] = arr[end], arr[i+1]
    return i+1

arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
quick_sort(arr, 0, len(arr)-1)
print(arr)

输出结果： `[11, 12, 22, 25, 34, 64, 90]`

5. 归并排序

归并排序是采用分治法的一种排序算法，该算法采用先分后治的思路，先将问题分解成一些小的子问题，然后逐个解决子问题，最后将结果合并起来。归并排序的核心是合并两个有序序列，这个过程非常简单。

Python 代码：

def merge_sort(arr):
    if len(arr) <= 1:
        return arr
    mid = len(arr) // 2
    left_arr = merge_sort(arr[:mid])
    right_arr = merge_sort(arr[mid:])
    return merge(left_arr, right_arr)

# 合并两个有序序列
def merge(left_arr, right_arr):
    i = j = 0
    merged_list = []
    while i < len(left_arr) and j < len(right_arr):
        if left_arr[i] < right_arr[j]:
            merged_list.append(left_arr[i])
            i += 1
        else:
            merged_list.append(right_arr[j])
            j += 1
    merged_list += left_arr[i:]
    merged_list += right_arr[j:]
    return merged_list

arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
arr = merge_sort(arr)
print(arr)

输出结果： `[11, 12, 22, 25, 34, 64, 90]`