python八大排序算法速度实例对比

Python  /  管理员 发布于 7年前   191

这篇文章并不是介绍排序算法原理的，纯粹是想比较一下各种排序算法在真实场景下的运行速度。

算法由 Python 实现，可能会和其他语言有些区别，仅当参考就好。

测试的数据是自动生成的，以数组形式保存到文件中，保证数据源的一致性。

排序算法

直接插入排序

时间复杂度：O(n²)
空间复杂度：O(1)
稳定性：稳定

def insert_sort(array):  for i in range(len(array)):    for j in range(i):      if array[i] < array[j]:        array.insert(j, array.pop(i))        break  return array

希尔排序

时间复杂度：O(n)
空间复杂度：O(n√n)
稳定性：不稳定

def shell_sort(array):  gap = len(array)  while gap > 1:    gap = gap // 2    for i in range(gap, len(array)):      for j in range(i % gap, i, gap):        if array[i] < array[j]:          array[i], array[j] = array[j], array[i]  return array

简单选择排序

时间复杂度：O(n²)
空间复杂度：O(1)
稳定性：不稳定

def select_sort(array):  for i in range(len(array)):    x = i # min index    for j in range(i, len(array)):      if array[j] < array[x]:        x = j    array[i], array[x] = array[x], array[i]  return array

堆排序

时间复杂度：O(nlog₂n)
空间复杂度：O(1)
稳定性：不稳定

def heap_sort(array):  def heap_adjust(parent):    child = 2 * parent + 1 # left child    while child < len(heap):      if child + 1 < len(heap):        if heap[child + 1] > heap[child]:          child += 1 # right child      if heap[parent] >= heap[child]:        break      heap[parent], heap[child] = \        heap[child], heap[parent]      parent, child = child, 2 * child + 1  heap, array = array.copy(), []  for i in range(len(heap) // 2, -1, -1):    heap_adjust(i)  while len(heap) != 0:    heap[0], heap[-1] = heap[-1], heap[0]    array.insert(0, heap.pop())    heap_adjust(0)  return array

冒泡排序

时间复杂度：O(n²)
空间复杂度：O(1)
稳定性：稳定

def bubble_sort(array):  for i in range(len(array)):    for j in range(i, len(array)):      if array[i] > array[j]:        array[i], array[j] = array[j], array[i]  return array

快速排序

时间复杂度：O(nlog₂n)
空间复杂度：O(nlog₂n)
稳定性：不稳定

def quick_sort(array):  def recursive(begin, end):    if begin > end:      return    l, r = begin, end    pivot = array[l]    while l < r:      while l < r and array[r] > pivot:        r -= 1      while l < r and array[l] <= pivot:        l += 1      array[l], array[r] = array[r], array[l]    array[l], array[begin] = pivot, array[l]    recursive(begin, l - 1)    recursive(r + 1, end)  recursive(0, len(array) - 1)  return array

归并排序

时间复杂度：O(nlog₂n)
空间复杂度：O(1)
稳定性：稳定

def merge_sort(array):  def merge_arr(arr_l, arr_r):    array = []    while len(arr_l) and len(arr_r):      if arr_l[0] <= arr_r[0]:        array.append(arr_l.pop(0))      elif arr_l[0] > arr_r[0]:        array.append(arr_r.pop(0))    if len(arr_l) != 0:      array += arr_l    elif len(arr_r) != 0:      array += arr_r    return array  def recursive(array):    if len(array) == 1:      return array    mid = len(array) // 2    arr_l = recursive(array[:mid])    arr_r = recursive(array[mid:])    return merge_arr(arr_l, arr_r)  return recursive(array)

基数排序

时间复杂度：O(d(r+n))
空间复杂度：O(rd+n)
稳定性：稳定

def radix_sort(array):  bucket, digit = [[]], 0  while len(bucket[0]) != len(array):    bucket = [[], [], [], [], [], [], [], [], [], []]    for i in range(len(array)):      num = (array[i] // 10 ** digit) % 10      bucket[num].append(array[i])    array.clear()    for i in range(len(bucket)):      array += bucket[i]    digit += 1  return array

速度比较

from random import randomfrom json import dumps, loads# 生成随机数文件def dump_random_array(file='numbers.json', size=10 ** 4):  fo = open(file, 'w', 1024)  numlst = list()  for i in range(size):    numlst.append(int(random() * 10 ** 10))  fo.write(dumps(numlst))  fo.close()# 加载随机数列表def load_random_array(file='numbers.json'):  fo = open(file, 'r', 1024)  try:    numlst = fo.read()  finally:    fo.close()  return loads(numlst)

from _datetime import datetime# 显示函数执行时间def exectime(func):  def inner(*args, **kwargs):    begin = datetime.now()    result = func(*args, **kwargs)    end = datetime.now()    inter = end - begin    print('E-time:{0}.{1}'.format(      inter.seconds,      inter.microseconds    ))    return result  return inner

如果数据量特别大，采用分治算法的快速排序和归并排序，可能会出现递归层次超出限制的错误。

解决办法：导入 sys 模块（import sys），设置最大递归次数（sys.setrecursionlimit(10 ** 8)）。

@exectimedef bubble_sort(array):  for i in range(len(array)):    for j in range(i, len(array)):      if array[i] > array[j]:        array[i], array[j] = array[j], array[i]  return arrayarray = load_random_array()print(bubble_sort(array) == sorted(array))

↑ 示例：测试直接插入排序算法的运行时间，@exectime 为执行时间装饰器。

算法执行时间

算法速度比较

总结

以上就是本文关于Python八大排序算法速度实例对比的全部内容，希望对大家有所帮助。感兴趣的朋友可以继续参阅本站：

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