Python 算法基础篇：冒泡排序和选择排序

小蓝枣

发布于 2023-07-24 15:11:45

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发布于 2023-07-24 15:11:45

文章被收录于专栏：CSDN博客专家-小蓝枣的博客

Python 算法基础篇：冒泡排序和选择排序

引言

冒泡排序和选择排序是两种常用的排序算法，用于将一个无序列表按照特定顺序重新排列。本篇博客将介绍冒泡排序和选择排序的基本原理，并通过实例代码演示它们的应用。

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1. 冒泡排序算法概述

冒泡排序是一种简单的排序算法，它通过比较相邻的元素，并交换它们的位置，从而将较大的元素“冒泡”到列表的末尾。在一次遍历中，冒泡排序会将列表中最大的元素移动到最后一个位置，然后再对剩余的元素进行下一轮遍历。

冒泡排序的主要优点是实现简单易懂，代码量较小。然而，冒泡排序的时间复杂度较高，为 O ( n ^ 2 )，在处理大规模数据时效率较低。

2. 冒泡排序算法实现

实例1：冒泡排序

def bubble_sort(arr):
    n = len(arr)

    # 遍历所有数组元素
    for i in range(n):
        # 标记此次遍历是否有交换发生
        swapped = False

        # 将最大元素“冒泡”到末尾
        for j in range(0, n-i-1):
            if arr[j] > arr[j+1]:
                arr[j], arr[j+1] = arr[j+1], arr[j]
                swapped = True

        # 如果没有交换发生，表示列表已经有序，可以提前结束
        if not swapped:
            break

# 测试冒泡排序
arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
bubble_sort(arr)
print("冒泡排序结果：", arr)

代码解释：上述代码演示了使用冒泡排序对一个列表进行排序的实例。冒泡排序通过嵌套的循环遍历列表，并将相邻的元素进行比较和交换，将最大的元素逐步“冒泡”到列表的末尾。在每次遍历时，如果没有发生交换，则表示列表已经有序，可以提前结束。

3. 选择排序算法概述

选择排序是一种简单的排序算法，它通过遍历列表找到最小的元素，并将它放在列表的开头。然后再从剩余的未排序元素中继续找到最小的元素，放在已排序元素的末尾。选择排序的主要思想是不断选择最小的元素，放在已排序部分的末尾。

选择排序的优点是实现简单，代码量较小。然而，选择排序的时间复杂度也较高，为 O ( n ^ 2 )，效率相对较低。

4. 选择排序算法实现

实例2：选择排序

def selection_sort(arr):
    n = len(arr)

    # 遍历所有数组元素
    for i in range(n-1):
        # 假设当前元素为最小值的索引
        min_index = i

        # 在剩余未排序元素中找到最小值的索引
        for j in range(i+1, n):
            if arr[j] < arr[min_index]:
                min_index = j

        # 将最小值交换到已排序部分的末尾
        arr[i], arr[min_index] = arr[min_index], arr[i]

# 测试选择排序
arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
selection_sort(arr)
print("选择排序结果：", arr)

代码解释：上述代码演示了使用选择排序对一个列表进行排序的实例。选择排序通过嵌套的循环遍历列表，找到未排序部分的最小元素，并将它交换到已排序部分的末尾。每次遍历时，都将最小元素交换到合适的位置。

5. 冒泡排序与选择排序的对比

冒泡排序和选择排序是两种简单的排序算法，它们的原理和实现方式略有不同：

冒泡排序是通过相邻元素的比较和交换来将最大的元素逐步“冒泡”到末尾，需要多次遍历列表。在最好的情况下（列表已经有序），冒泡排序的时间复杂度为 O ( n )，在最坏的情况下（列表逆序），时间复杂度为 O ( n ^ 2 )。
选择排序是通过在未排序部分中找到最小的元素，并将它交换到已排序部分的末尾，需要多次遍历列表。选择排序的时间复杂度始终为 O ( n ^ 2 )，不受列表有序程度的影响。