现在有多种排序算法,包括冒泡、选择、插入、希尔、归并、快速及堆排序共7种排序算法,请使用python语言对1000以内的一定随机数进行排序,随机数的个数是这样定义的,如你的学号是:20214075109,则生成的随机数个数为20+21+40+75+109=265,即对1000以内的265个随机数进行排序,同时使用柱状图完成排序的动画演示。

时间: 2024-03-27 07:38:14 浏览: 67
好的,我可以帮你实现这个任务。首先,我定义一个函数来生成指定数量的随机数: ```python import random def generate_random_numbers(num): numbers = [] for i in range(num): numbers.append(random.randint(1, 1000)) return numbers ``` 接下来,我定义一个函数来实现冒泡排序: ```python def bubble_sort(numbers): n = len(numbers) for i in range(n): for j in range(0, n-i-1): if numbers[j] > numbers[j+1]: numbers[j], numbers[j+1] = numbers[j+1], numbers[j] return numbers ``` 然后,我定义一个函数来实现选择排序: ```python def selection_sort(numbers): n = len(numbers) for i in range(n): min_index = i for j in range(i+1, n): if numbers[j] < numbers[min_index]: min_index = j numbers[i], numbers[min_index] = numbers[min_index], numbers[i] return numbers ``` 接下来,我定义一个函数来实现插入排序: ```python def insertion_sort(numbers): n = len(numbers) for i in range(1, n): key = numbers[i] j = i - 1 while j >= 0 and key < numbers[j]: numbers[j+1] = numbers[j] j -= 1 numbers[j+1] = key return numbers ``` 然后,我定义一个函数来实现希尔排序: ```python def shell_sort(numbers): n = len(numbers) gap = n // 2 while gap > 0: for i in range(gap, n): temp = numbers[i] j = i while j >= gap and numbers[j-gap] > temp: numbers[j] = numbers[j-gap] j -= gap numbers[j] = temp gap //= 2 return numbers ``` 接下来,我定义一个函数来实现归并排序: ```python def merge_sort(numbers): if len(numbers) > 1: mid = len(numbers) // 2 left_half = numbers[:mid] right_half = numbers[mid:] merge_sort(left_half) merge_sort(right_half) i = j = k = 0 while i < len(left_half) and j < len(right_half): if left_half[i] < right_half[j]: numbers[k] = left_half[i] i += 1 else: numbers[k] = right_half[j] j += 1 k += 1 while i < len(left_half): numbers[k] = left_half[i] i += 1 k += 1 while j < len(right_half): numbers[k] = right_half[j] j += 1 k += 1 return numbers ``` 然后,我定义一个函数来实现快速排序: ```python def quick_sort(numbers): if len(numbers) <= 1: return numbers else: pivot = numbers[0] less_than_pivot = [x for x in numbers[1:] if x <= pivot] greater_than_pivot = [x for x in numbers[1:] if x > pivot] return quick_sort(less_than_pivot) + [pivot] + quick_sort(greater_than_pivot) ``` 最后,我定义一个函数来实现堆排序: ```python def heapify(numbers, n, i): largest = i left_child = 2 * i + 1 right_child = 2 * i + 2 if left_child < n and numbers[left_child] > numbers[largest]: largest = left_child if right_child < n and numbers[right_child] > numbers[largest]: largest = right_child if largest != i: numbers[i], numbers[largest] = numbers[largest], numbers[i] heapify(numbers, n, largest) def heap_sort(numbers): n = len(numbers) for i in range(n // 2 - 1, -1, -1): heapify(numbers, n, i) for i in range(n - 1, 0, -1): numbers[i], numbers[0] = numbers[0], numbers[i] heapify(numbers, i, 0) return numbers ``` 现在,我们可以使用上述函数来对随机数进行排序,并且使用matplotlib库来实现排序的动画演示: ```python import matplotlib.pyplot as plt import matplotlib.animation as animation num = 265 numbers = generate_random_numbers(num) fig, ax = plt.subplots() ax.set_xlim(0, len(numbers)) ax.set_ylim(0, 1000) bars = ax.bar(range(len(numbers)), numbers) sort_functions = [bubble_sort, selection_sort, insertion_sort, shell_sort, merge_sort, quick_sort, heap_sort] def update(func): global numbers numbers = func(numbers) for i, rect in enumerate(bars): rect.set_height(numbers[i]) return bars ani = animation.FuncAnimation(fig, update, frames=sort_functions, repeat=False) plt.show() ``` 运行上述代码,你就可以看到排序的动画演示了。
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