深入探讨Python中的主流排序算法

当我们处理数据时，经常需要对数据进行排序。排序是一种常见的数据操作，可以帮助我们更好地理解和分析数据。Python提供了多种排序方法，本文将介绍一些主流的排序算法，并展示如何在Python中使用它们。

1. 冒泡排序（Bubble Sort）

冒泡排序是最简单的排序算法之一。它的基本思想是重复遍历待排序的列表，比较相邻的元素，并在必要时交换它们，直到列表已完全排序。

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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]

arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
bubble_sort(arr)
print("冒泡排序后的列表：", arr)

2. 插入排序（Insertion Sort）

插入排序是一种简单且高效的排序算法，适用于小型数据集。它通过将元素逐个插入已排序的部分来构建有序列表。

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def insertion_sort(arr):
    for i in range(1, len(arr)):
        key = arr[i]
        j = i - 1
        while j >= 0 and key < arr[j]:
            arr[j + 1] = arr[j]
            j -= 1
        arr[j + 1] = key

arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
insertion_sort(arr)
print("插入排序后的列表：", arr)

3. 快速排序（Quick Sort）

快速排序是一种常用的高效排序算法，基于分治法的思想。它将列表分成较小的子列表，然后对这些子列表进行排序，最终合并成一个有序列表。

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def quick_sort(arr):
    if len(arr) <= 1:
        return arr
    pivot = arr[len(arr) // 2]
    left = [x for x in arr if x < pivot]
    middle = [x for x in arr if x == pivot]
    right = [x for x in arr if x > pivot]
    return quick_sort(left) + middle + quick_sort(right)

arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
sorted_arr = quick_sort(arr)
print("快速排序后的列表：", sorted_arr)

4. 归并排序（Merge Sort）

归并排序是一种分治算法，它将列表分成较小的子列表，然后逐步合并这些子列表以获得有序列表。

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def merge_sort(arr):
    if len(arr) <= 1:
        return arr

    mid = len(arr) // 2
    left_half = arr[:mid]
    right_half = arr[mid:]

    left_half = merge_sort(left_half)
    right_half = merge_sort(right_half)

    return merge(left_half, right_half)

def merge(left, right):
    result = []
    left_idx, right_idx = 0, 0
    while left_idx < len(left) and right_idx < len(right):
        if left[left_idx] < right[right_idx]:
            result.append(left[left_idx])
            left_idx += 1
        else:
            result.append(right[right_idx])
            right_idx += 1
    result.extend(left[left_idx:])
    result.extend(right[right_idx:])
    return result

arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
sorted_arr = merge_sort(arr)
print("归并排序后的列表：", sorted_arr)