排序算法演示（排序算法演示大人毛衣马甲教程）

# 简介排序算法是计算机科学中的基础算法之一，用于将数据按照特定顺序排列。这些算法在数据库管理、搜索引擎优化、文件系统等多个领域有着广泛的应用。本文旨在通过具体的实例和代码来演示几种常见的排序算法的工作原理及其性能特点。# 1. 冒泡排序冒泡排序是一种简单的排序算法，它重复地遍历要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。遍历数列的工作是重复进行的，直到没有再需要交换的时候，也就是说该数列已经排序完成。## 1.1 冒泡排序的Python实现```python 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# 示例 arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90] sorted_arr = bubble_sort(arr) print("Sorted array is:", sorted_arr) ```## 1.2 性能分析- 最佳情况时间复杂度：O(n)（当输入数组已经是有序的情况下） - 平均和最坏情况时间复杂度：O(n^2)# 2. 快速排序快速排序使用分治法策略来把一个序列分为较小和较大的两个子序列，然后递归地排序两个子序列。## 2.1 快速排序的Python实现```python def quick_sort(arr):if len(arr) <= 1:return arrelse: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)# 示例 arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90] sorted_arr = quick_sort(arr) print("Sorted array is:", sorted_arr) ```## 2.2 性能分析- 平均情况时间复杂度：O(n log n) - 最坏情况时间复杂度：O(n^2)，当每次划分选择的基准都是最大或最小值时# 3. 插入排序插入排序是一种简单直观的排序算法。它的基本操作就是将一个记录插入到已经排好序的有序表中，从而得到一个新的、记录数增加1的有序表。## 3.1 插入排序的Python实现```python def insertion_sort(arr):for i in range(1, len(arr)):key = arr[i]j = i - 1while j >= 0 and key < arr[j]:arr[j + 1] = arr[j]j -= 1arr[j + 1] = keyreturn arr# 示例 arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90] sorted_arr = insertion_sort(arr) print("Sorted array is:", sorted_arr) ```## 3.2 性能分析- 最佳情况时间复杂度：O(n)（当输入数组已经是有序的情况下） - 平均和最坏情况时间复杂度：O(n^2)# 结论以上介绍了三种常用的排序算法——冒泡排序、快速排序和插入排序。每种算法都有其适用场景和性能特点。理解这些算法的工作原理对于学习和应用计算机科学至关重要。

简介排序算法是计算机科学中的基础算法之一，用于将数据按照特定顺序排列。这些算法在数据库管理、搜索引擎优化、文件系统等多个领域有着广泛的应用。本文旨在通过具体的实例和代码来演示几种常见的排序算法的工作原理及其性能特点。

1. 冒泡排序冒泡排序是一种简单的排序算法，它重复地遍历要排序的数列，一次比较两个元素，如果他们的顺序错误就把他们交换过来。遍历数列的工作是重复进行的，直到没有再需要交换的时候，也就是说该数列已经排序完成。

1.1 冒泡排序的Python实现```python 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

示例 arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90] sorted_arr = bubble_sort(arr) print("Sorted array is:", sorted_arr) ```

1.2 性能分析- 最佳情况时间复杂度：O(n)（当输入数组已经是有序的情况下） - 平均和最坏情况时间复杂度：O(n^2)

2. 快速排序快速排序使用分治法策略来把一个序列分为较小和较大的两个子序列，然后递归地排序两个子序列。

2.1 快速排序的Python实现```python def quick_sort(arr):if len(arr) <= 1:return arrelse: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)

示例 arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90] sorted_arr = quick_sort(arr) print("Sorted array is:", sorted_arr) ```

2.2 性能分析- 平均情况时间复杂度：O(n log n) - 最坏情况时间复杂度：O(n^2)，当每次划分选择的基准都是最大或最小值时

3. 插入排序插入排序是一种简单直观的排序算法。它的基本操作就是将一个记录插入到已经排好序的有序表中，从而得到一个新的、记录数增加1的有序表。

3.1 插入排序的Python实现```python def insertion_sort(arr):for i in range(1, len(arr)):key = arr[i]j = i - 1while j >= 0 and key < arr[j]:arr[j + 1] = arr[j]j -= 1arr[j + 1] = keyreturn arr

示例 arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90] sorted_arr = insertion_sort(arr) print("Sorted array is:", sorted_arr) ```

3.2 性能分析- 最佳情况时间复杂度：O(n)（当输入数组已经是有序的情况下） - 平均和最坏情况时间复杂度：O(n^2)

结论以上介绍了三种常用的排序算法——冒泡排序、快速排序和插入排序。每种算法都有其适用场景和性能特点。理解这些算法的工作原理对于学习和应用计算机科学至关重要。