用 Python 实现 各种排序算法(2)

if __name__ == '__main__':
    A = [10, -3, 5, 7, 1, 3, 7] 
    print 'Before sort:',A 
    select_sort(A) 
    print 'After sort:',A

不稳定,时间复杂度 O(n^2)


希尔排序
希尔排序,也称递减增量排序算法,希尔排序是非稳定排序算法。该方法又称缩小增量排序,因DL.Shell于1959年提出而得名。
先取一个小于n的整数d1作为第一个增量,把文件的全部记录分成d1个组。所有距离为d1的倍数的记录放在同一个组中。先在各组内进行排序;
然后,取第二个增量d2<d1重复上述的分组和排序,直至所取的增量dt=1(dt<dt-l<…<d2<d1),即所有记录放在同一组中进行直接插入排序为止。

import sys
def shell_sort(a):
    ''' shell排序
    '''
    a_len=len(a)
    gap=a_len/2#增量
    while gap>0:
        for i in range(a_len):#对同一个组进行选择排序
            m=i
            j=i+1
            while j<a_len:
                if a[j]<a[m]:
                    m=j
                j+=gap#j增加gap
            if m!=i:
                a[m],a[i]=a[i],a[m]
        gap/=2

if __name__ == '__main__':
    A = [10, -3, 5, 7, 1, 3, 7] 
    print 'Before sort:',A 
    shell_sort(A) 
    print 'After sort:',A

不稳定,时间复杂度 平均时间 O(nlogn) 最差时间O(n^s)1<s<2

堆排序 ( Heap Sort )

"堆”的定义:在起始索引为 0 的“堆”中:</span1) 堆的根节点将存放在位置 02) 节点 i 的左子节点在位置 2 * i + 13)
节点 i 的右子节点在位置 2 * i + 24) 节点 i 的父节点在位置 floor( (i - 1) / 2 )  : 注 floor 表示“取整”操作
堆的特性:
每个节点的键值一定总是大于(或小于)它的父节点

“最大堆”:
“堆”的根节点保存的是键值最大的节点。即“堆”中每个节点的键值都总是大于它的子节点。
上移,下移 :
当某节点的键值大于它的父节点时,这时我们就要进行“上移”操作,即我们把该节点移动到它的父节点的位置,
而让它的父节点到它的位置上,然后我们继续判断该节点,直到该节点不再大于它的父节点为止才停止“上移”。
现在我们再来了解一下“下移”操作。当我们把某节点的键值改小了之后,我们就要对其进行“下移”操作。

方法:
我们首先建立一个最大堆(时间复杂度O(n)),然后每次我们只需要把根节点与最后一个位置的节点交换,然后把最后一个位置排除之外,然后把交换后根节点的堆进行调整(时间复杂度 O(lgn) ),即对根节点进行“下移”操作即可。 堆排序的总的时间复杂度为O(nlgn).
代码如下:

#!/usr/bin env python

# 数组编号从 0开始
def left(i):
    return 2*i +1
def right(i):
    return 2*i+2

#保持最大堆性质 使以i为根的子树成为最大堆
def max_heapify(A, i, heap_size):
    if heap_size <= 0:
        return
    l = left(i)
    r = right(i)
    largest = i # 选出子节点中较大的节点
    if l < heap_size and A[l] > A[largest]:
        largest = l
    if r < heap_size and A[r] > A[largest]:
        largest = r
    if i != largest :#说明当前节点不是最大的,下移
        A[i], A[largest] = A[largest], A[i] #交换
        max_heapify(A, largest, heap_size)#继续追踪下移的点
    #print A
# 建堆 
def bulid_max_heap(A):
    heap_size = len(A)
    if heap_size >1:
        node = heap_size/2 -1
        while node >= 0:
          max_heapify(A, node, heap_size)
          node -=1

# 堆排序 下标从0开始
def heap_sort(A):
    bulid_max_heap(A)
    heap_size = len(A)
    i = heap_size - 1
    while i > 0 :
        A[0],A[i] = A[i], A[0] # 堆中的最大值存入数组适当的位置,并且进行交换
        heap_size -=1 # heap 大小 递减 1
        i -= 1 # 存放堆中最大值的下标递减 1
        max_heapify(A, 0, heap_size)

if __name__ == '__main__' :

A = [10, -3, 5, 7, 1, 3, 7]
    print 'Before sort:',A
    heap_sort(A)
    print 'After sort:',A

不稳定,时间复杂度 O(nlog n)

快速排序
快速排序算法和合并排序算法一样,也是基于分治模式。对子数组A[p...r]快速排序的分治过程的三个步骤为:

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