前言
在编程的世界里,排序算法如同一颗璀璨的明珠,闪耀着智慧的光芒。它不仅是计算机科学的基础知识点,更是每一位程序员必备的技能。今天,就让我们一同走进排序算法的世界,深入探究冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序、归并排序、堆排序这六大经典算法的精髓所在,为你提供一份全面、深入、实用的指南。
一、冒泡排序:简单易懂的入门算法
冒泡排序是一种简单直观的排序算法,它重复地走访过要排序的数列,依次比较相邻的两个元素,如果它们的顺序错误就把它们交换过来。走访数列的工作是重复地进行,直到没有再需要交换的元素为止。这种算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端。
算法原理:
假设我们有一个数组 [5, 3, 8, 4, 2]
,在第一轮排序中,5 和 3 比较,5 大于 3,交换它们的位置,变为 [3, 5, 8, 4, 2]
;接着 5 和 8 比较,5 小于 8,不交换;8 和 4 比较,8 大于 4,交换,变为 [3, 5, 4, 8, 2]
;最后 8 和 2 比较,8 大于 2,交换,变为 [3, 5, 4, 2, 8]
。经过第一轮排序,最大的元素 8 已经被“冒泡”到了最后。接下来重复这个过程,直到整个数组有序。
代码实现:
def bubble_sort(arr):n = len(arr)for i in range(n):for j in range(0, n - i - 1):if arr[j] > arr[j + 1]:arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j]return arr
性能分析:
冒泡排序的时间复杂度为 O(n²),在所有排序算法中效率较低,但在数据量较小时,其简单易实现的特点使其仍然具有一定的应用场景。
二、选择排序:寻找最优选择的算法
选择排序的基本思想是:在每一趟排序中,从待排序的数据元素中选出最小(或最大)的一个元素,存放在序列的起始位置,然后再从剩余未排序元素中寻找最小(或最大)元素,然后放到已排序序列的末尾。以此类推,直到全部待排序的数据元素排完。
算法原理:
以数组 [64, 25, 12, 22, 11]
为例,在第一轮排序中,从头到尾扫描整个数组,找到最小值 11,将其与第一个元素 64 交换位置,变