冒泡排序
介绍:
冒泡排序是一种交换排序
思想:
比较相邻的连个关键字,把大的往后放,小的就向前移动,即冒泡
代码:
def BubbleSort(input_list):
#如果待排序列为空,则直接返回空列表
if len(input_list) == 0:
return []
sorted_list = input_list
for i in range(len(input_list)-1):
for j in range(len(input_list)-1):
#发现后面元素不小于前面元素,则交换该两个元素
if sorted_list[j+1]<sorted_list[j]:
sorted_list[j],sorted_list[j+1] = sorted_list[j+1],sorted_list[j]
#输出第i趟排序结果
print("%dth:"%(i+1))
print(sorted_list)
return sorted_list
if __name__ == '__main__':
input_list = [50,123,543,187,49,30,0,2,11,100]
print("input_list:")
print(input_list)
sorted_list = BubbleSort(input_list)
print("sorted_list:")
print(sorted_list)
结果:
input_list:
[50, 123, 543, 187, 49, 30, 0, 2, 11, 100]
1th:
[50, 123, 187, 49, 30, 0, 2, 11, 100, 543]
2th:
[50, 123, 49, 30, 0, 2, 11, 100, 187, 543]
3th:
[50, 49, 30, 0, 2, 11, 100, 123, 187, 543]
4th:
[49, 30, 0, 2, 11, 50, 100, 123, 187, 543]
5th:
[30, 0, 2, 11, 49, 50, 100, 123, 187, 543]
6th:
[0, 2, 11, 30, 49, 50, 100, 123, 187, 543]
7th:
[0, 2, 11, 30, 49, 50, 100, 123, 187, 543]
8th:
[0, 2, 11, 30, 49, 50, 100, 123, 187, 543]
9th:
[0, 2, 11, 30, 49, 50, 100, 123, 187, 543]
sorted_list:
[0, 2, 11, 30, 49, 50, 100, 123, 187, 543]
分析:
1.算法性能
2.时间复杂度
若文件的初始状态是正序的,一趟扫描即可完成排序。所需的关键字比较次数C和记录移动次数M均达到最小值:Cmin = N - 1, Mmin = 0。所以,冒泡排序最好时间复杂度为O(N)。
但是上述代码,不能扫描一趟就完成排序,它会进行全扫描。所以一个改进的方法就是,当冒泡中途发现已经为正序了,便无需继续比对下去。改进方法一会儿介绍。
若初始文件是反序的,需要进行 N -1 趟排序。每趟排序要进行 N - i 次关键字的比较(1 ≤ i ≤ N - 1),且每次比较都必须移动记录三次来达到交换记录位置。在这种情况下,比较和移动次数均达到最大值:
Cmax = N(N-1)/2 = O(N^2)
Mmax = 3N(N-1)/2 = O(N^2)
冒泡排序的最坏时间复杂度为O(N^2)。
因此,冒泡排序的平均时间复杂度为O(N^2)。
总结起来,其实就是一句话:当数据越接近正序时,冒泡排序性能越好。
3.算法稳定性
在后面元素不小于前面元素才发生交换,故相等时是不交换的,所以冒泡排序是一种稳定排序算法
4.优化
对冒泡排序常见的改进方法是加入flag变量,用于记录某一趟排序过程中是否有数据交换。
如果进行某一趟排序时并没有进行数据交换,则说明所有数据已经有序,可立即结束排序,避免不必要的比较过程。
代码:
def BubbleSort(input_list):
#如果待排序列为空,则直接返回空列表
if len(input_list) == 0:
return []
sorted_list = input_list
for i in range(len(input_list)-1):
#加入标志变量,初始值设为False
flag = False
for j in range(len(input_list)-1):
#发现后面元素不小于前面元素,则交换该两个元素
if sorted_list[j+1]<sorted_list[j]:
sorted_list[j],sorted_list[j+1] = sorted_list[j+1],sorted_list[j]
#交换后则改变flag
flag = True
#输出第i趟排序结果
print("%dth:"%(i+1))
print(sorted_list)
if not flag:
break
return sorted_list
if __name__ == '__main__':
input_list = [50,123,543,187,49,30,0,2,11,100]
print("input_list:")
print(input_list)
sorted_list = BubbleSort(input_list)
print("sorted_list:")
print(sorted_list)
结果:少两趟,比之前优化
input_list:
[50, 123, 543, 187, 49, 30, 0, 2, 11, 100]
1th:
[50, 123, 187, 49, 30, 0, 2, 11, 100, 543]
2th:
[50, 123, 49, 30, 0, 2, 11, 100, 187, 543]
3th:
[50, 49, 30, 0, 2, 11, 100, 123, 187, 543]
4th:
[49, 30, 0, 2, 11, 50, 100, 123, 187, 543]
5th:
[30, 0, 2, 11, 49, 50, 100, 123, 187, 543]
6th:
[0, 2, 11, 30, 49, 50, 100, 123, 187, 543]
7th:
[0, 2, 11, 30, 49, 50, 100, 123, 187, 543]
sorted_list:
[0, 2, 11, 30, 49, 50, 100, 123, 187, 543]