python中对列表元素大小排序（冒泡排序法，选择排序法和插入排序法）—排序算法

前言

排序(Sorting) 是计算机程序设计中的一种重要操作，它的功能是将一个数据元素（或记录）的任意序列，重新排列成一个关键字有序的序列。本文主要讲述python中经常用的三种排序算法，选择排序法，冒泡排序法和插入排序法及其区别。通过对列表里的元素大小排序进行阐述。

一、选择排序法

选择排序是一种简单直观的排序算法，无论什么数据进去都是 O(n²) 的时间复杂度。所以用到它的时候，数据规模越小越好。唯一的好处可能就是不占用额外的内存空间了吧。

1. 算法步骤

1. 首先在未排序序列中找到最小（大）元素，存放到排序序列的起始位置
2. 再从剩余未排序元素中继续寻找最小（大）元素，然后放到已排序序列的末尾。
3. 重复第二步，直到所有元素均排序完毕

2. 动图演示

3. Python 代码实现

def selectionSort(arr):
    # 求出arr的长度
    n = len(arr)
    # 外层循环确定比较的轮数，x是下标，arr[x]在外层循环中代表arr中所有元素
    for x in range(n - 1):
        # 内层循环开始比较
        for y in range(x + 1, n):
            # arr[x]在for y 循环中是代表特定的元素，arr[y]代表任意一个arr任意一个元素。
            if arr[x] > arr[y]:
                # 让arr[x]和arr列表中每一个元素比较，找出小的
                arr[x], arr[y] = arr[y], arr[x]
    return arr
print(selectionSort([1, 3, 1, 4, 5, 2, 0]))

二、冒泡排序法

冒泡排序（Bubble Sort）也是一种简单直观的排序算法。它重复地走访过要排序的数列，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。走访数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端。
冒泡排序还有一种优化算法，就是立一个 flag，当在一趟序列遍历中元素没有发生交换，则证明该序列已经有序。但这种改进对于提升性能来说并没有什么太大作用。

1. 算法步骤

1. 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换他们两个。
2. 对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对。这步做完后，最后的元素会是最大的数。
3. 针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个。
4. 持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字需要比较。

2. 动图演示

3. Python 代码实现

def bubbleSort(arr):
    n = len(arr)
    for x in range(n - 1):
        for y in range(n - 1 - x):
            if arr[y] > arr[y + 1]:
                arr[y], arr[y + 1] = arr[y + 1], arr[y]
    return arr
print(bubbleSort([1, 3, 1, 4, 5, 2, 0]))

三、插入排序法

插入排序的代码实现虽然没有冒泡排序和选择排序那么简单粗暴，但它的原理应该是最容易理解的了，因为只要打过扑克牌的人都应该能够秒懂。插入排序是一种最简单直观的排序算法，它的工作原理是通过构建有序序列，对于未排序数据，在已排序序列中从后向前扫描，找到相应位置并插入。
插入排序和冒泡排序一样，也有一种优化算法，叫做拆半插入。

1. 算法步骤

1. 将第一待排序序列第一个元素看做一个有序序列，把第二个元素到最后一个元素当成是未排序序列。
2. 从头到尾依次扫描未排序序列，将扫描到的每个元素插入有序序列的适当位置。（如果待插入的元素与有序序列中的某个元素相等，则将待插入元素插入到相等元素的后面。）

2. 动图演示

3. Python 代码实现

def insertionSort(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
    return arr
print(insertionSort([1, 3, 1, 4, 5, 2, 0]))