Home > Article > Backend Development > Python编程中归并排序算法的实现步骤详解
基本思想:归并排序是一种典型的分治思想,把一个无序列表一分为二,对每个子序列再一分为二,继续下去,直到无法再进行划分为止。然后,就开始合并的过程,对每个子序列和另外一个子序列的元素进行比较,依次把小元素放入结果序列中进行合并,最终完成归并排序。
归并操作过程:
申请空间,使其大小为两个已经排序序列之和,该空间用来存放合并后的序列
设定两个指针,最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置
比较两个指针所指向的元素,选择相对小的元素放入到合并空间,并移动指针到下一位置
重复步骤3直到某一指针达到序列尾
将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾
上述说法是理论表述,下面用一个实际例子说明:
例如一个无序数组
[6,2,3,1,7]
首先将这个数组通过递归方式进行分解,直到:
[6],[2],[3],[1],[7]
然后开始合并排序,也是用递归的方式进行:
两个两个合并排序,得到:
[2,6],[1,3],[7]
上一步中,其实也是按照本步骤的方式合并的,只不过由于每个list中一个数,不能完全显示过程。下面则可以完全显示过程。
初始:
a = [2,6] b = [1,3] c = []
第1步,顺序从a,b中取出一个数字:2,1 比较大小后放入c中,并将该数字从原list中删除,结果是:
a = [2,6] b = [3] c = [1]
第2步,继续从a,b中按照顺序取出数字,也就是重复上面步骤,这次是:2,3 比较大小后放入c中,并将该数字从原list中删除,结果是:
a = [6] b = [3] c = [1,2]
第3步,再重复前边的步骤,结果是:
a = [6] b = [] c = [1,2,3]
最后一步,将6追加到c中,结果形成了:
a = [] b = [] c = [1,2,3,6]
通过反复应用上面的流程,实现[1,2,3,6]与[7]的合并
最终得到排序结果
[1,2,3,6,7]
本文列举了三种python的实现方法:
方法1:将前面讲述的过程翻译过来了,略先拙笨
#! /usr/bin/env python #coding:utf-8 def merge_sort(seq): if len(seq) ==1: return seq else: middle = len(seq)/2 left = merge_sort(seq[:middle]) right = merge_sort(seq[middle:]) i = 0 #left 计数 j = 0 #right 计数 k = 0 #总计数 while i < len(left) and j < len(right): if left[i] < right [j]: seq[k] = left[i] i +=1 k +=1 else: seq[k] = right[j] j +=1 k +=1 remain = left if i<j else right r = i if remain ==left else j while r<len(remain): seq[k] = remain[r] r +=1 k +=1 return seq
方法2:在按照顺序取数值方面,应用了list.pop()方法,代码更紧凑简洁
#! /usr/bin/env python #coding:utf-8 def merge_sort(lst): #此方法来自维基百科 if len(lst) <= 1: return lst def merge(left, right): merged = [] while left and right: merged.append(left.pop(0) if left[0] <= right[0] else right.pop(0)) while left: merged.append(left.pop(0)) while right: merged.append(right.pop(0)) return merged middle = int(len(lst) / 2) left = merge_sort(lst[:middle]) right = merge_sort(lst[middle:]) return merge(left, right)
方法3:原来在python的模块heapq中就提供了归并排序的方法,只要将分解后的结果导入该方法即可。
#! /usr/bin/env python #coding:utf-8 from heapq import merge def merge_sort(seq): if len(seq) <= 1: return m else: middle = len(seq)/2 left = merge_sort(seq[:middle]) right = merge_sort(seq[middle:]) return list(merge(left, right)) #heapq.merge() if __name__=="__main__": seq = [1,3,6,2,4] print merge_sort(seq)