Python中常用的排序算法有哪些

在Python中，常用的排序算法包括插入排序、冒泡排序、选择排序、快速排序、归并排序和堆排序等。下面将为您详细介绍每种排序算法的原理，并提供相应的代码示例。

1. 插入排序（Insertion Sort）

插入排序是一种逐步构建有序序列的算法。该算法每次将一个待排序的元素插入到已排序序列的正确位置。

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

# 测试代码
arr = [5, 2, 8, 12, 9]
sorted_arr = insertion_sort(arr)
print(sorted_arr)  # 输出：[2, 5, 8, 9, 12]

2. 冒泡排序（Bubble Sort）

冒泡排序是一种会多次遍历待排序序列的算法，每次遍历将最大（或最小）的元素逐步交换至正确的位置。

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

# 测试代码
arr = [5, 2, 8, 12, 9]
sorted_arr = bubble_sort(arr)
print(sorted_arr)  # 输出：[2, 5, 8, 9, 12]

3. 选择排序（Selection Sort）

选择排序是一种每次遍历待排序序列，选取最小（或最大）元素放置到已排序序列末尾的算法。

def selection_sort(arr):
    n = len(arr)
    for i in range(n):
        min_index = i
        for j in range(i+1, n):
            if arr[min_index] > arr[j]:
                min_index = j
        arr[i], arr[min_index] = arr[min_index], arr[i]
    return arr

# 测试代码
arr = [5, 2, 8, 12, 9]
sorted_arr = selection_sort(arr)
print(sorted_arr)  # 输出：[2, 5, 8, 9, 12]

4. 快速排序（Quick Sort）

快速排序是一种分治法的排序算法，通过选取一个基准元素，将序列划分为两个子序列，递归地排序子序列，最后合并得到有序序列。

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)

# 测试代码
arr = [5, 2, 8, 12, 9]
sorted_arr = quick_sort(arr)
print(sorted_arr)  # 输出：[2, 5, 8, 9, 12]

5. 归并排序（Merge Sort）

归并排序是一种采用分治法的排序算法，通过将序列一分为二，递归地排序两个子序列，再将两个有序子序列合并为一个有序序列。

def merge_sort(arr):
    if len(arr) <= 1:
        return arr
    mid = len(arr) // 2
    left = arr[:mid]
    right = arr[mid:]
    left = merge_sort(left)
    right = merge_sort(right)
    return merge(left, right)

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

# 测试代码
arr = [5, 2, 8, 12, 9]
sorted_arr = merge_sort(arr)
print(sorted_arr)  # 输出：[2, 5, 8, 9, 12]

6. 堆排序（Heap Sort）

堆排序是一种基于完全二叉树的排序算法，通过将待排序序列构建成一个大顶堆（或小顶堆），再依次将堆顶元素与末尾元素交换并调整堆，最后得到有序序列。

def heapify(arr, n, i):
    largest = i
    l = 2 * i + 1
    r = 2 * i + 2
    if l < n and arr[i] < arr[l]:
        largest = l
    if r < n and arr[largest] < arr[r]:
        largest = r
    if largest != i:
        arr[i], arr[largest] = arr[largest], arr[i]
        heapify(arr, n, largest)

def heap_sort(arr):
    n = len(arr)
    for i in range(n, -1, -1):
        heapify(arr, n, i)
    for i in range(n - 1, 0, -1):
        arr[i], arr[0] = arr[0], arr[i]
        heapify(arr, i, 0)
    return arr

# 测试代码
arr = [5, 2, 8, 12, 9]
sorted_arr = heap_sort(arr)
print(sorted_arr)  # 输出：[2, 5, 8, 9, 12]

以上是Python中常用的六种排序算法及其对应的代码示例。这些算法各具特点，应根据实际情况选择合适的算法。