python 常见算法

列表查找：从列表中查找指定元素

　　　　输入：列表、待查找元素

　　　　输出：元素下标或未查找到元素　

　　　　version 1 顺序查找：从列表中的第一个元素开始，顺序进行搜索，直到找到为止，复杂度为O(n)

　　 　   version 2 二分查找：从有序列表中，通过待查值与中间值比较，以减半的方式进行查找，复杂度为O(logn)

　　　　　　list = [1,2,3,4,5,6,7,8,9]
　　　　　　element = 7
　　　　　　def ord_sear(list,element):
　　　　　　　　for i in range(0,len(list)):
　　　　　　　　　　if list[i] == element:
　　　　　　　　　　　　print('list[{0}]={1}'.format(i,element))
　　　　　　　　　　　　return i
　　　　　　　　else:
　　　　　　　　　　print('not found')

　　　　　　

　　　　　　def bin_sear(list,element):
　　　　　　　　low = 0
　　　　　　　　high = len(list)-1
　　　　　　　　while low<=high:
　　　　　　　　　　mid = (low+high)//2
　　　　　　　　　　if element == list[mid]:
　　　　　　　　　　　　print('list[{0}]={1}'.format(mid,element))
　　　　　　　　　　　　return mid
　　　　　　　　　　elif element > list[mid]:
　　　　　　　　　　　　low =mid +1
　　　　　　　　　　else:
　　　　　　　　　　　　high =mid -1
　　　　　　　　　　　　return None

　　　　　　i = ord_sear(list,element)

　　　　　　j = bin_sear(list,element)

　　　　

　　　　二分查找虽然在时间复杂度上优于顺序查找，但是有比较苛刻的条件，即列表必须为有序的。

　　　　

列表排序：

　　列表排序是编程中一个最基本的方法，应用场景非常广泛，比如各大音乐、阅读、电影、应用榜单等，虽然python为我们提供了许多排序的函数，但我们那排序来作为算法的练习再好不过。

　　首先介绍的是最简单的三种排序方式：1 冒泡排序 2 选择排序 3 插入排序

　　

　　冒泡排序：列表中每相邻两个如果顺序不是我们预期的大小排列，则交换。时间复杂度O(n^2)

　　

　　　　list = [3,1,5,7,8,6,2,0,4,9]
　　　　def bubble(list):
　　　　high = len(list)-1 #定一个最高位

　　　　for j in range(high,0,-1):
　　　　　　exchange = False #交换的标志，如果提前排好序可在完整遍历前结束
　　　　for i in range(0,j):
　　　　　　if list[i]>list[i+1]: #如果比下一位大
　　　　　　list[i],list[i+1] = list[i+1],list[i] #交换位置
　　　　　　exchange = True #设置交换标志
　　　　if exchange == False:
　　　　　　return list # return list #返回列表
　　　　　　print(bubble(list))

选择排序：一趟遍历选择最小的数放在第一位，再进行下一次遍历直到最后一个元素。复杂度依然为O(n^2)

　　　　　　list = [3, 1, 5, 7, 8, 6, 2, 0, 4, 9]
　　　　　　def choice(list):
　　　　　　for i in range(0,len(list)):
　　　　　　　　min_loc = i
　　　　　　　　for j in range(i+1,len(list)):
　　　　　　　　if list[min_loc]>list[j]: #最小值遍历比较
　　　　　　　　　　min_loc = j
　　　　　　　　　　list[i],list[min_loc] = list[min_loc],list[i]
　　　　　　return list
　　　　　　print(choice(list))

插入排序：将列表分为有序区和无序区，最开始的有序区只有一个元素，每次从无序区选择一个元素按大小插到有序区中　　　　

　　　　　　list = [3,1,5,7,8,6,2,0,4,9]
　　　　　　def cut(list):
　　　　　　for i in range(1,len(list)):
　　　　　　temp = list[i]
　　　　　　for j in range(i-1,-1,-1):　　　　   #从有序区最大值开始遍历  （i-1,起始范围　　第一个-1代表索引，列表最后一个元素，规定范围 　　第二个-1代表方向，此处反向以1为单位取）
　　　　　　if list[j]>temp:　　　　 　　　　   #如果待插入值小于有序区的值
　　　　　　list[j+1] = list[j] 　　　　　　　　#向后挪一位
　　　　　　list[j] = temp 　　　　　　　　   #将temp放进去
　　　　　　return list
　　　　　　print(cut(list))

快速排序（Quicksort）是对冒泡排序的一种改进。

快速排序由C. A. R. Hoare在1962年提出。它的基本思想是：通过一趟排序将要排序的数据分割成独立的两部分，其中一部分的所有数据都比另外一部分的所有数据都要小，然后再按此方法对这两部分数据分别进行快速排序，整个排序过程可以递归进行，以此达到整个数据变成有序序列。

一趟快速排序的算法是：

1）设置两个变量i、j，排序开始的时候：i=0，j=N-1；

2）以第一个数组元素作为关键数据，赋值给key，即key=A[0]；

3）从j开始向前搜索，即由后开始向前搜索(j--)，找到第一个小于key的值A[j]，将A[j]和A[i]互换；

4）从i开始向后搜索，即由前开始向后搜索(i++)，找到第一个大于key的A[i]，将A[i]和A[j]互换；

5）重复第3、4步，直到i=j； (3,4步中，没找到符合条件的值，即3中A[j]不小于key,4中A[i]不大于key的时候改变j、i的值，使得j=j-1，i=i+1，直至找到为止。找到符合条件的值，进行交换的时候i， j指针位置不变。另外，i==j这一过程一定正好是i+或j-完成的时候，此时令循环结束）。

def QuickSort(arr, firstIndex, lastIndex):
　　if firstIndex < lastIndex:
　　　　divIndex = Partition(arr, firstIndex, lastIndex)

　　　　QuickSort(arr, firstIndex, divIndex)
　　　　QuickSort(arr, divIndex + 1, lastIndex)
　　else:
　　　　return

def Partition(arr, firstIndex, lastIndex):
　　i = firstIndex - 1
　　for j in range(firstIndex, lastIndex):
　　　　if arr[j] <= arr[lastIndex]:
　　　　　　i = i + 1
　　　　　　arr[i], arr[j] = arr[j], arr[i]
　　　　　　arr[i + 1], arr[lastIndex] = arr[lastIndex], arr[i + 1]
　　　　　　return i

arr = [1, 4, 7, 1, 5, 5, 3, 85, 34, 75, 23, 75, 2, 0]

print("initial array: ", arr)
QuickSort(arr, 0, len(arr) - 1)
print("result array: ", arr)