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      排序專題

      簡單分析以下排序方法的算法,并分別用Python代碼和C代碼實現升序排列

      • 0.先寫一個裝飾器,用于計算排序算法的執行時間
      import time
      
      def wrapper(func):
          def inner(*args, **kwargs):
              start_time = time.time()
              v = func(*args, **kwargs)
              end_time = time.time()
              print("%s running time: %s secs." %(func.__name__, end_time - start_time))
              return v
          return inner
      
      • 1.冒泡排序

        • 算法思想
          • 1.從第1個元素開始,逐次比較序列中相鄰的兩個數,如果前面的數更大,則交換彼此。當一趟排序完成后,無序區減少一個數,有序區增加一個數,即處于尾部的最大數
          • 2.重復上述步驟共N-1趟(N為序列中元素總個數),可得到排好的序列
        • Python代碼
        import random
        from cal_time import wrapper
        
        @wrapper
        def bubble_sort(li):
            for i in range(len(li) - 1):    # 第i趟
                exchange = False    # 標志變量exchange
                for j in range(len(li) - i - 1):
                    if li[j] > li[j + 1]:
                        li[j], li[j+1] = li[j+1], li[j]
                        exchange = True    # 如果在某趟中沒有發生交換,則代表序列已有序
                if not exchange:
                    return
        
        li = list(range(10000))
        random.shuffle(li)
        bubble_sort(li)
        

        • C語言代碼
        #include <stdio.h>
        int bubble_sort(int s[], int n){
        	int i, j, temp, flag;
        	for(i = 0;i < n - 1; i++){
        		flag = 0;
        		for(j = 0;j < n - i - 1; j++){
        			if(s[j] > s[j+1]){
        				temp = s[j];
        				s[j] = s[j+1];
        				s[j+1] = temp;
        				flag = 1;
        			}
        		}
        		if(!flag){
        			return 0;
        		}
        	}
        	return 0;
        }
        void print_arr(int s[], int n){
        	int i;
        	for(i = 0; i < n; i++){
        		printf("%d ", s[i]);
        	}
        }
        int main(){
        	int a[5], i;
        	printf("請輸入5個序列元素:\n");
        	for(i = 0;i < 5;i++){
        		scanf("%d", &a[i]);
        	}
        	printf("排序前的序列為:");
        	print_arr(a, 5);
        	bubble_sort(a, 5);
        	printf("\n排序后的序列為:");
        	print_arr(a, 5);
        	return 0;
        }
        

        • 過程模擬
      • 2.選擇排序

        • 算法思想
          • 1.假設無序區的第1個數A1為最小數,遍歷該數后方序列的所有數找到最小數B1(假設B1存在),將A1與B1交換,此時完成了第1趟排序。序列的第1個數為最小數(有序區),后方N-1個數為無序區
            • 注意:通過保留數的下標來完成交換
          • 2.假設無序區的第1個數A2為最小數(A2即整個序列的第2個數),遍歷此數后方序列的所有數找到最小數B2(假設B2存在),將A2與B2交換,此時完成了第2趟排序。序列的前2個數為最小數與次小數(有序區),后方N-2個數為無序區
          • 3.繼續重復上述操作,直到完成第N-1趟排序,可得到排好的序列
        • Python代碼
        import random
        from cal_time import wrapper
        
        @warpper
        def select_sort(li):
            for i in range(len(li) - 1):    # i是第幾趟
                min_loc = i     # 記錄無序區的第1個位置
                for j in range(i + 1, len(li)):
                    if li[j] < li[min_loc]:
                        min_loc = j
                if min_loc != i:    # 找到了更小的數。該行可省
                    li[i], li[min_loc] = li[min_loc], li[i]     # 將無序區最小的數與本輪第1個數交換
        
        li = list(range(10000))
        random.shuffle(li)
        print(li)
        select_sort(li)
        print(li)
        

        • C語言代碼
        #include <stdio.h>
        void select_sort(int s[], int n){
        	int i, j, temp, min_loc;
        	for(i = 0;i < n - 1; i++){
        		min_loc = i;
        		for(j = i + 1; j < n; j++){
        			if(s[j] < s[min_loc]){
        				min_loc = j;
        			}
        		}
        		if(min_loc != i){
        			temp = s[min_loc];
        			s[min_loc] = s[i];
        			s[i] = temp;
        		}
        	}
        }
        void print_arr(int s[], int n){
        	int i;
        	for(i = 0; i < n; i++){
        		printf("%d ", s[i]);
        	}
        }
        int main(){
        	int a[7], i;
        	printf("請輸入7個序列元素:\n");
        	for(i = 0; i < 7; i++){
        		scanf("%d", &a[i]);
        	}
        	printf("排序前的序列為:");
        	print_arr(a, 7);
        	select_sort(a, 7);
        	printf("\n排序后的序列為:");
        	print_arr(a, 7);
        	return 0;
        }
        

        • 過程模擬

      • 3.插入排序

        • 算法思想
          • 0.運行過程與打牌非常相似,第1張牌拿到后,后續牌的位置基于現有排好序的牌插入
          • 1.假設序列中的第1個數為有序區,后方N-1個數為無序區。用第2個數和有序區(第1個數)比較,找到合適的位置插入,此時完成了第1趟排序
          • 2.序列中的前2個數為有序區,后方N-2個數為無序區。用第3個數和有序區(前2個數)比較,找到合適的位置插入,此時完成了第2趟排序
          • 3.繼續重復上述操作,直到完成第N-1趟排序,可得到排好的序列
            • 注意:插入新數到有序區時,有序區可能會后移,此時會覆蓋待插入的數,因此待插入數據要暫存;后移的算法和課本上案例5-12的算法一致,也算是課本案例的應用與擴充
        • Python代碼
        import random
        from cal_time import wrapper
        
        def insert_sort(li):
            for i in range(1, len(li)):   # i表示待插入數據的下標
                tmp = li[i]    # 暫存待插入數據,防止有序區數據后移而覆蓋
                j = i - 1   # j表示有序區最后一個數的下標
                while j >= 0 and li[j] > tmp:   # 情形1:在有序區之間找到了插入位置 情形2:有序區的數都比待插入數據大,j會減到-1導致越界
                    li[j + 1] = li[j]    # 有序區數據從后往前依次后移
                    j -= 1
                li[j + 1] = tmp    # 將待插入數據存入
        
        li = list(range(10000))
        random.shuffle(li)
        print(li)
        insert_sort(li)
        print(li)
        

        • C語言代碼
        #include <stdio.h>
        void insert_sort(int s[], int n){
        	int i, j, temp;
        	for(i = 1; i < n; i++){
        		j = i - 1;
        		temp = s[i];
        		while(j >= 0 && s[j] > temp){
        			s[j + 1] = s[j];
        			j --;
        		}
        		s[j + 1] = temp;
        	}
        }
        void print_arr(int s[], int n){
        	int i;
        	for(i = 0; i < n; i++){
        		printf("%d ", s[i]);
        	}
        }
        int main(){
        	int a[7], i;
        	printf("請輸入7個序列元素:\n");
        	for(i = 0; i < 7; i++){
        		scanf("%d", &a[i]);
        	}
        	printf("排序前的序列為:");
        	print_arr(a, 7);
        	insert_sort(a, 7);
        	printf("\n排序后的序列為:");
        	print_arr(a, 7);
        	return 0;
        }
        

        • 過程模擬
      • 4.快速排序

        • 算法思想
          • 0.選擇序列中某個元素作為“基準數”,將所有小于基準數的數移到其左側,將所有大于基準數的數移到其右側
            • 設定索引i指向序列中第1個元素,索引j指向序列中最后一個(第N個)元素,第1個元素同時作為“基準數”并暫存到temp中
            • j往左移動的過程中找到比“基準數”小的數后,將該數移動到i的位置;i往右移動的過程中找到比“基準數”大的數后,將該數移動到j空出來的位置。直到i與j相遇,結束循環,此時“基準數”的位置剛好是分界線,返回“基準數”的下標mid
          • 1.遞歸左子序列(left ~ mid - 1 )和右子序列(mid + 1 ~ right)
        • Python代碼
        import random
        from cal_time import wrapper
        
        @wrapper
        def partition(li, left, right):
            tmp = li[left]    # 將left指向的數作為“基準數”暫存
            while left < right:
                while left < right and li[right] >= tmp:   # 從右邊找比tmp小的數
                    right -= 1
                li[left] = li[right]    # 將找到的數寫到左邊left所在空位上,空位上原數已暫存
                while left < right and li[left] <= tmp:   # 從左邊找比tmp大的數
                    left += 1
                li[right] = li[left]    # 將找到的數寫到右邊right的空位上
            li[left] = tmp      # 將tmp歸位
            return left
        
        def _quick_sort(li, left, right):
            if left < right:    # 待排序序列中至少有2個元素
                mid = partition(li, left, right)    # 返回“基準數”的索引
                _quick_sort(li, left, mid - 1)    # 以基準數為中軸線左右兩邊遞歸
                _quick_sort(li, mid + 1, right)
        
        @wrapper
        def quick_sort(li):
            _quick_sort(li, 0, len(li) - 1)
        
        li = list(range(10000))
        random.shuffle(li)
        quick_sort(li)
        print(li)
        

        • C語言代碼
        #include <stdio.h>
        int partition(int a[], int left, int right){
        	int temp = a[left];
        	while(left < right){
        		while(left < right && a[right] >= temp){
        			right --;
        		}
        		a[left] = a[right];
        		while(left < right && a[left] <= temp){
        			left ++;
        		}
        		a[right] = a[left];
        	}
        	a[left] = temp;
        	return left;
        }
        
        void quick_sort(int a[], int left, int right){
        	int mid;
        	if(left < right){
        		mid = partition(a, left, right);
        		quick_sort(a, left, mid - 1);
        		quick_sort(a, mid + 1, right);
        	}
        }
        void print_arr(int a[], int n){
        	int i;
        	for(i = 0; i < n; i++){
        		printf("%d ", a[i]);
        	}
        }
        int main(){
        	int s[7], i;
        	printf("請輸入7個序列元素:\n");
        	for(i = 0; i < 7; i++){
        		scanf("%d", &s[i]);
        	}
        	printf("排序前的序列為:");
        	print_arr(s, 7);
        	quick_sort(s, 0, 6);
        	printf("\n排序后的序列為:");
        	print_arr(s, 7);
        	return 0;
        }
        

        • 過程模擬
          • 注意:圖中不同顏色的框可看成不同層次的遞歸在內存中的分布
      • 5.堆排序

        • 鋪墊知識
          • 1.樹是一種可以遞歸定義的數據結構,是由n個節點組成的集合。如果n=0,則這是一個空樹;如果n>0,那存在1個節點作為樹的根節點,其他節點可以分為m個集合,每個集合本身又是一棵樹
          • 2.節點與深度
            • 根節點:位于第0層的節點,也稱樹根
            • 葉子結點:沒有子節點的節點
            • 孩子節點與父節點:若A結點是B結點的父結點,則稱B結點是A結點的子結點,也稱孩子結點
            • 子樹:從一棵樹中抽取出來的一棵新樹,包含了一個原始樹中某個節點及其所有的子節點。子樹可以是原始樹的任意一部分,包括單個節點、整個樹,或者是位于樹的某個分支上的一部分
            • 節點的度:當前節點的向下分叉數(孩子數)
            • 樹的深度(高度):樹的層數
            • 樹的度:所有節點的度中最大的一個
          • 3.二叉樹:度不超過2的數,每個節點最多有2個孩子節點,被區分為左孩子節點和右孩子節點
          • 4.滿二叉樹:每一層的節點數都達到最大值的二叉樹
          • 5.完全二叉樹
            • 葉節點只能出現在最下層和次下層,并且最下層的節點都集中在該層最左邊的若干位置的二叉樹
            • 如果用列表(順序存儲方式)來存儲完全二叉樹,若父節點的索引為i,則左孩子節點索引為2 * i + 1,右孩子節點索引為2 * i + 2;若孩子節點索引為i,則父親節點索引為(i - 1) // 2
          • 6.堆及其調整
            • 堆是一種特殊的完全二叉樹結構,大根堆滿足任意節點都比其孩子節點大,小根堆滿足任意節點都比其孩子節點小
            • 堆的向下調整:假設節點的左右子樹都是堆,但自身不是堆。當根節點的左右子樹都是堆時,可以通過一次向下的調整來將其變換成一個堆
        • 算法思想
          • 0.堆是邏輯上的概念,物理上采用列表或數組來實現
          • 1.構造堆,從最后一個有孩子節點的非葉子結點開始,由下往上遍歷調整所有相關節點,否則會導致二叉樹結構被破壞
          • 2.取得堆頂元素,為最大(最小)元素
          • 3.去掉堆頂,將堆中最后一個元素放到堆頂,此時可通過一次調整重新使堆有序
          • 4.此時堆頂為第2大的元素,重復步驟2-3,直到堆變空
        • Python代碼
        import random  
        
        def sift(li, low, high):
            """
            :param li: 列表
            :param low: 堆的根節點位置,不一定是索引為0的節點,也可能是子樹的根節點
            :param high: 堆的最后1個元素的位置
            """
            i = low     # i最開始指向根節點
            j = 2 * i + 1   # j最開始是i的左孩子
            tmp = li[low]   # 暫存堆頂元素
            while j <= high:    # 只要j所在的位置有數
                if j + 1 <= high and li[j + 1] > li[j]:   # 如果右孩子存在并且比較大
                    j = j + 1   # j指向右孩子
                if li[j] > tmp:
                    li[i] = li[j]
                    i = j   # 往下看一層
                    j = 2 * i + 1  # j繼續指向下一個孩子節點
                else:   # tmp更大,把tmp放到i的位置
                    li[i] = tmp     # 把tmp放到某一級領導的位置
                    break
            else:
                li[i] = tmp     # 把tmp放到葉子結點上
        
        @wrapper
        def heap_sort(li):
            n = len(li)
            # 從最后一個葉節點的父節點開始建堆,索引為n - 1節點的父節點,下標為(n - 1 - 1) // 2
            for i in range((n - 2) // 2, -1, -1):
                # i表示建堆的時候調整子樹的根的下標
                sift(li, i, n - 1)  # high指向n - 1,即最后一個位置
            # 上述for循環結束后建堆完成了
            for i in range(n - 1, -1, -1):
                # i指向當前堆的最后一個元素
                li[0], li[i] = li[i], li[0]  # 堆頂和最后一個元素做交換
                sift(li, 0, i - 1)  # i - 1是新的high
        
        li = [i for i in range(10000)]
        random.shuffle(li)
        heap_sort(li)
        print(li)
        

        • C語言代碼
        #include <stdio.h>
        void sift(int a[], int low, int high){
        	int i, j, temp;
        	i = low;
        	j = 2 * i + 1;
        	temp = a[low];
        	while(j <= high){
        		if(j + 1 <= high && a[j + 1] > a[j]){
        			j = j + 1;
        		}
        		if(a[j] > temp){
        			a[i] = a[j];
        			i = j;
        			j = 2 * i + 1;
        		}
        		else {
        			break;
        		}
        	}
        	a[i] = temp;
        }
        
        void heap_sort(int a[], int n){
        	int i, temp;
        	for(i = (n - 2) / 2; i >= 0; i--){
        		sift(a, i, n - 1);
        	}
        	for(i = n - 1; i >= 0; i--){
        		temp = a[0];
        		a[0] = a[i];
        		a[i] = temp;
        		sift(a, 0, i - 1);
        	}
        }
        void print_arr(int a[], int n){
        	int i;
        	for(i = 0; i < n; i++){
        		printf("%d ", a[i]);
        	}
        }
        int main(){
        	int s[7], i;
        	printf("請輸入7個序列元素:\n");
        	for(i = 0; i < 7; i++){
        		scanf("%d", &s[i]);
        	}
        	printf("堆序前的序列為:");
        	print_arr(s, 7);
        	heap_sort(s, 7);
        	printf("\n堆排序后的序列為:");
        	print_arr(s, 7);
        	return 0;
        }
        

        • 過程模擬
          • 內容比較潦草,后期優化
          • 根據代碼運行過程詳細記錄了每一次建堆過程的運行情況
            • i和j右下角的①②③④是移動的輪數
            • j發出的虛線是右孩子的值比左孩子大,更新j的值
            • 紅色方框中的數是原堆頂的數,即有序序列

      • 6.歸并排序

        • 算法思想
          • 分解:將一個大的序列越分越小,直至分成一個元素,單元素序列默認為有序
          • 合并:從單元素序列開始,逐次將分解期間得到的序列歸并,序列長度擴充,直到最終合并為一個有序序列
        • Python代碼
        import random
        from cal_time import wrapper
        
        def merge(li, low, mid, high):  # 假設列表分兩段有序,逐步遍歷兩段合成一個有序列表
            i = low
            j = mid + 1
            li_tmp = []
            while i <= mid and j <= high:   # 只要左右兩邊都有數
                if li[i] < li[j]:
                    li_tmp.append(li[i])
                    i += 1
                else:
                    li_tmp.append(li[j])
                    j += 1
            # while退出時,至少有一段序列遍歷完畢
            while i <= mid:
                li_tmp.append(li[i])
                i += 1
            while j <= high:
                li_tmp.append(li[j])
                j += 1
            li[low: high + 1] = li_tmp    # 將暫存的有序序列再寫回到原序列中
        
          def _merge_sort(li, low, high):
            if low < high:  # 至少有2個元素,遞歸
                mid = (low + high) // 2
                _merge_sort(li, low, mid)
                _merge_sort(li, mid + 1, high)
                merge(li, low, mid, high)
        
        @wrapper
        def merge_sort(li, low, high):
            _merge_sort(li, low, high)
        
        
        li = list(range(1000))
        random.shuffle(li)
        print(li)
        merge_sort(li, 0, len(li) - 1)
        print(li)
        

        • C語言代碼
        #include <stdio.h>
        // 實現歸并的過程,中間位置是mid
        void merge(int s[], int left, int mid, int right){
        	int i = left, j = mid + 1, k = 0;
        	const int LEN = right - left + 1;
        	char s_temp[LEN];
        	while(i <= mid && j <= right){    // 只要左右兩個有序的子數組都有數
        		if(s[i] < s[j]){
        			s_temp[k++] = s[i++];	
        		}
        		else{
        			s_temp[k++] = s[j++];
        		}
        	}    // while執行完畢,至少有1個有序子數組遍歷完成
        	while(i <= mid){
        		s_temp[k++] = s[i++];
        	}
        	while(j <= right){
        		s_temp[k++] = s[j++];
        	}
        	i = 0, j = left;
        	while(i < LEN && j <= right ){
        		s[j] = s_temp[i];
        		i++;
        		j++;
        	}    // 將暫存的有序數組再寫回到原數組中
        }
        // 使用歸并的特征完成真正的排序
        void merge_sort(int s[], int left, int right){
        	int mid;
        	if(left < right){    // 只要數組中至少存在2個數就繼續遞歸
        		mid = (left + right) / 2;
        		merge_sort(s, left, mid);    // 遞歸左邊
        		merge_sort(s, mid + 1, right);    // 遞歸右邊
        		merge(s, left, mid, right);    // 左邊和右邊合并
        	}
        }
        void print_arr(int s[], int n){
        	int i;
        	for(i = 0; i < n; i++){
        		printf("%d ", s[i]);
        	}
        }
        int main(){
        	int a[7], i;
        	printf("請輸入7個序列元素:\n");
        	for(i = 0; i < 7; i++){
        		scanf("%d", &a[i]);
        	}
        	printf("歸并序前的序列為:");
        	print_arr(a, 7);
        	merge_sort(a, 0, 6);
        	printf("\n歸并排序后的序列為:");
        	print_arr(a, 7);
        	return 0;
        }
        

        • 過程模擬
          • 根據代碼運行過程詳細記錄了遞歸調用與返回的運行情況
          • 遞歸的層次通過不同顏色的方框區分
          • 不同級別的標題也可表示不同深度的遞歸

      • 7.希爾排序

        • 算法思想
          • 0.希爾排序是一種特殊的分組插入排序算法
          • 1.首先取1個整數d1 = n / 2,將元素分為d1個組,每組相鄰兩元素之間距離為d1,在各組內進行直接插入排序
          • 2.接著取第2個整數d2 = d1 / 2,重復上述分組排序過程,直到di = 1,即所有元素在同一組內時,進行最后一次直接插入排序,此時序列即有效序列
            • 注意:在希爾排序過程中,每排完一輪并不使某些元素有序,而是使整體數據越來越接近有序
        • Python代碼
        import  random
        from cal_time import wrapper
        
        def insert_sort_gap(li, gap):
            for i in range(gap, len(li)):
                tmp = li[i]
                j = i - gap
                while j >= 0 and li[j] > tmp:
                    li[j + gap] = li[j]
                    j -= gap
                li[j + gap] = tmp
        
        @wrapper
        def shell_sort(li):
            d = len(li) // 2
            while d >= 1:
                insert_sort_gap(li, d)
                d = d // 2
        
        li = list(range(10000))
        random.shuffle(li)
        
        print(li)
        shell_sort(li1)
        print(li)
        

        • C語言代碼
        #include <stdio.h>
        void insert_sort_gap(int s[], int n, int gap){
        	int i, j, temp;
        	for(i = gap; i < n; i++){
        		temp = s[i];
        		j = i - gap;
        		while(j >= 0 && s[j] > temp){
        			s[j + gap] = s[j];
        			j -= gap;
        		}
        		s[j + gap] = temp;
        	}
        }
        void shell_sort(int s[], int n){
        	int d = n / 2;
        	while(d >= 1){
        		insert_sort_gap(s, n, d);
        		d /= 2;
        	}
        }
        void print_arr(int s[], int n){
        	int i;
        	for(i = 0; i < n; i++){
        		printf("%d ", s[i]);
        	}
        }
        int main(){
        	int a[7], i;
        	printf("請輸入7個序列元素:\n");
        	for(i = 0; i < 7; i++){
        		scanf("%d", &a[i]);
        	}
        	printf("希爾排序前的序列為:");
        	print_arr(a, 7);
        	shell_sort(a, 7);
        	printf("\n希爾排序后的序列為:");
        	print_arr(a, 7);
        	return 0;
        }
        

        • 過程模擬
          • 示例中d的值從分3組到分1組,相當于執行了2次shell_sort方法中的while循環
          • j往左的虛線表示j的左移過程,temp的虛線表示temp賦值到合適的位置
          • 當d為1,i指向8、9、14時未發生移動
      • 8.計數排序

        • 算法思想
          • 0.已知序列A中數的范圍都在0到100之間,設計時間復雜度為O(n)的排序算法
          • 1.將索引0-100在序列B對應位置的值初始化為0,每遍歷到序列A中的某個數i,就將序列B中索引i對應位置的值加1,例如
            • 序列A
              • 數值:1 4 2 3 2 4 4 6 2
            • 序列B
              • 下標:0 1 2 3 4 5 6 下標為0-6是因為序列A中最大值為6
              • 數值:0 1 3 1 3 0 1 數值為序列B下標值序列A的數值中出現的次數
          • 2.依次遍歷序列B的數值,假設某次得到數值i,則打印i對應的下標,共計i次。因為下標逐漸變大,得到的序列便是原序列A的有序排列
        • Python代碼
        import random
        import copy
        from cal_time import wrapper
        
        @wrapper
        def count_sort(li, max_count=100):
            count = [0 for _ in range(max_count + 1)]
            for val in li:
                count[val] += 1
            li.clear()
            for ind, val in enumerate(count): # enumerate 將下標和值做了對應
                for i in range(val):
                    li.append(ind)
        
        @wrapper
        def sys_sort(li):
            li.sort()
        
        li = [random.randint(0, 100) for _ in range(10000)]
        li1 = copy.deepcopy(li)
        li2 = copy.deepcopy(li)
        
        count_sort(li1)
        sys_sort(li2)
        print(li1)
        

        • C語言代碼
        #include <stdio.h>
        #include <stdlib.h>
        #include <time.h>
        #define MAX 300
        void print_arr(int s[], int n){
        	int i;
        	for(i = 0; i < n; i++){
        		printf("%d ", s[i]);
        	}
        }
        void set_zero(int s[], int n){
        	int i;
        	for(i = 0; i < n; i++){
        		s[i] = 0;
        	}
        }
        void count_sort(int s[], int c[], int m){
        	int i = 0, index, times;
        	for(index = 0; index < m; index++){
        		times = c[index];
        		while(times != 0){
        			s[i++] = index;
        			times--;
        		}
        	}
        }
        int main(){
        	int s[MAX] = {0}, count[101] = {0}, i;
        	srand(time(NULL));
        	for(i = 0; i < MAX; i++){
        		s[i] = rand() % 101;
        		count[s[i]]++;
        	}
        	set_zero(s, MAX);
        	count_sort(s, count, 101);
        	print_arr(s, MAX);
        	return 0;
        }
        

        • 過程模擬
      • 9.桶排序

        • 算法思想
          • 0.在計數排序中,如果元素的范圍比較大(比如在1到1億之間)則算法效率顯著降低,如何改造算法?
          • 1.可以先將元素分在不同的桶中,再對每個桶中的元素排序
            • 注意:桶排序用的不多,重要性低于前面幾種排序方法;桶排序的表現取決于數據的分布,對不同的數據排序時需要采取不同的分桶策略
        • Python代碼
        import random
        from cal_time import wrapper
        
        @wrapper
        def bucket_sort(li, n=100, max_num=10000):  # n表示桶的數量,數據的最大值為10000
            buckets = [[] for _ in range(n)]    # 創建桶
            for var in li:
                # 桶號范圍為0 ~ n - 1,max_num/n的值是桶的數量,i表示var放到幾號桶里
                # 9999放到99號桶里,當var=10000時越界,沒有100號桶,所以放到99號桶
                i = min(var // (max_num // n), n - 1)
                buckets[i].append(var) # 將var加到桶中
                # 追加一個數后,通過冒泡排序的過程保持桶內的順序
                # 從桶中最后一個元素開始與前面的元素比,一直到數組中下標為1的數
                for j in range(len(buckets[i]) - 1, 0, -1):
                    if buckets[i][j] < buckets[i][j - 1]:
                        buckets[i][j], buckets[i][j - 1] = buckets[i][j - 1], buckets[i][j]
                    else:
                        break
            sorted_li = []
            for buc in buckets:
                sorted_li.extend(buc)
            return sorted_li
        
        li = [random.randint(0, 10000) for i in range(100000)]
        li = bucket_sort(li)
        print(li)
        

        • C語言代碼
      • 10.基數排序

        • 算法思想
        • Python代碼
        • C語言代碼
      posted @ 2025-03-15 19:02  pycoder_666  閱讀(34)  評論(0)    收藏  舉報
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