Python-ソートアルゴリズム
並べ替えとは、特定の形式でデータを配置することです。並べ替えアルゴリズムは、特定の順序でデータを配置する方法を指定します。最も一般的な順序は、番号順または辞書式順序です。
並べ替えの重要性は、データが並べ替えられた方法で保存されている場合、データ検索を非常に高いレベルに最適化できるという事実にあります。並べ替えは、データをより読みやすい形式で表すためにも使用されます。以下に、Pythonでのソートの5つのそのような実装を示します。
- バブルソート
- マージソート
- 挿入ソート
- シェルソート
- 選択ソート
バブルソート
これは比較ベースのアルゴリズムであり、隣接する要素の各ペアが比較され、順序が正しくない場合は要素が交換されます。
def bubblesort(list):
# Swap the elements to arrange in order
for iter_num in range(len(list)-1,0,-1):
for idx in range(iter_num):
if list[idx]>list[idx+1]:
temp = list[idx]
list[idx] = list[idx+1]
list[idx+1] = temp
list = [19,2,31,45,6,11,121,27]
bubblesort(list)
print(list)上記のコードを実行すると、次の結果が得られます。
[2, 6, 11, 19, 27, 31, 45, 121]マージソート
マージソートは、最初に配列を等しい半分に分割し、次にそれらをソートされた方法で結合します。
def merge_sort(unsorted_list):
if len(unsorted_list) <= 1:
return unsorted_list
# Find the middle point and devide it
middle = len(unsorted_list) // 2
left_list = unsorted_list[:middle]
right_list = unsorted_list[middle:]
left_list = merge_sort(left_list)
right_list = merge_sort(right_list)
return list(merge(left_list, right_list))
# Merge the sorted halves
def merge(left_half,right_half):
res = []
while len(left_half) != 0 and len(right_half) != 0:
if left_half[0] < right_half[0]:
res.append(left_half[0])
left_half.remove(left_half[0])
else:
res.append(right_half[0])
right_half.remove(right_half[0])
if len(left_half) == 0:
res = res + right_half
else:
res = res + left_half
return res
unsorted_list = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
print(merge_sort(unsorted_list))上記のコードを実行すると、次の結果が得られます。
[11, 12, 22, 25, 34, 64, 90]挿入ソート
挿入ソートには、ソートされたリスト内の特定の要素の適切な場所を見つけることが含まれます。したがって、最初に最初の2つの要素を比較し、それらを比較して並べ替えます。次に、3番目の要素を選択し、前の2つのソートされた要素の中から適切な位置を見つけます。このようにして、適切な位置に配置することにより、すでにソートされているリストに要素を徐々に追加していきます。
def insertion_sort(InputList):
for i in range(1, len(InputList)):
j = i-1
nxt_element = InputList[i]
# Compare the current element with next one
while (InputList[j] > nxt_element) and (j >= 0):
InputList[j+1] = InputList[j]
j=j-1
InputList[j+1] = nxt_element
list = [19,2,31,45,30,11,121,27]
insertion_sort(list)
print(list)上記のコードを実行すると、次の結果が得られます。
[2, 11, 19, 27, 30, 31, 45, 121]シェルソート
シェルソートには、他の要素から離れた要素のソートが含まれます。特定のリストの大きなサブリストを並べ替え、すべての要素が並べ替えられるまでリストのサイズを縮小し続けます。以下のプログラムは、リストサイズの半分の長さに等しくすることでギャップを見つけ、その中のすべての要素の並べ替えを開始します。次に、リスト全体がソートされるまでギャップをリセットし続けます。
def shellSort(input_list):
gap = len(input_list) // 2
while gap > 0:
for i in range(gap, len(input_list)):
temp = input_list[i]
j = i
# Sort the sub list for this gap
while j >= gap and input_list[j - gap] > temp:
input_list[j] = input_list[j - gap]
j = j-gap
input_list[j] = temp
# Reduce the gap for the next element
gap = gap//2
list = [19,2,31,45,30,11,121,27]
shellSort(list)
print(list)上記のコードを実行すると、次の結果が得られます。
[2, 11, 19, 27, 30, 31, 45, 121]選択ソート
選択ソートでは、特定のリストで最小値を見つけることから始め、それをソートされたリストに移動します。次に、ソートされていないリストの残りの要素ごとにこのプロセスを繰り返します。ソートされたリストに入る次の要素は、既存の要素と比較され、正しい位置に配置されます。したがって、最後に、ソートされていないリストのすべての要素がソートされます。
def selection_sort(input_list):
for idx in range(len(input_list)):
min_idx = idx
for j in range( idx +1, len(input_list)):
if input_list[min_idx] > input_list[j]:
min_idx = j
# Swap the minimum value with the compared value
input_list[idx], input_list[min_idx] = input_list[min_idx], input_list[idx]
l = [19,2,31,45,30,11,121,27]
selection_sort(l)
print(l)上記のコードを実行すると、次の結果が得られます。
[2, 11, 19, 27, 30, 31, 45, 121]