Python幾種常見算法匯總
1、選擇排序
選擇排序是一種簡單直觀的排序算法。它的原理是這樣: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,然后,再從剩余未排序元素中繼續(xù)尋找最小(大)元素,然后放到已排序序列的后面,以此類推,直到所有元素均排序完畢。算法實(shí)現(xiàn)如下:
#找到最小的元素def FindSmall(list): min=list[0] for i in range(len(list)): if list[i]<min: min=list[i] return min #選擇排序def Select_Sort(list): newArr=[] for i in range(len(list)): minValue=FindSmall(list) newArr.append(minValue) list.remove(minValue) return newArrtestArr=[11,22,33,21,123]print(Select_Sort(testArr))
2、快速排序
快速排序的運(yùn)行速度快于選擇排序,它的工作原理是這樣:設(shè)要排序的數(shù)組是N,首先任意選取一個(gè)數(shù)據(jù)(通常選用數(shù)組的第一個(gè)數(shù))作為關(guān)鍵數(shù)據(jù),然后將所有比它小的數(shù)都放到它前面,所有比它大的數(shù)都放到它后面,這個(gè)過程稱為一趟快速排序。可以使用python用遞歸式的方法來解決這個(gè)問題:
def Quick_Sort(list): if len(list)<2: return list else: temp=list[0] less=[i for i in list[1:] if i<=temp] more=[i for i in list[1:] if i>temp] return Quick_Sort(less)+[temp]+Quick_Sort(more)testArr= [13,44,53,24,876,2]print(Quick_Sort(testArr))
3、二分查找
二分查找的輸入是一個(gè)有序的列表,如果要查找的元素包含在一個(gè)有序列表中,二分查找可以返回其位置。打個(gè)比方來說明二分查找的原理:比如我隨便想了個(gè)范圍在1~100以內(nèi)的整數(shù),由你來猜,以最少的次數(shù)來猜出這個(gè)數(shù)字,你每次猜完給出個(gè)數(shù)字,我會(huì)回復(fù)大了或小了,第一種方法是你從1開始依次往后猜,那如果我想的數(shù)字是100,那么你就要猜100次;第二種方法是從50開始,如果我說小了,那你就猜75,就這樣依次排除掉一半的剩余數(shù)字,這就是二分查找法。可以看出二分查找法更加快速。對于包含n個(gè)元素的有序列表,用簡單查找最多需要n步,而二分查找法則最多只需lon2 n步。下面用python來實(shí)現(xiàn)該算法:
def Item_Search(list,item): low=0 high=len(list)-1 while low<=high: middle=(low+high)//2 print(list[middle]) if list[middle]>item: high=middle-1 elif list[middle]<item: low=middle+1 else: return middle return None test_list=[1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21]Item_Search(test_list,11)
4、廣度優(yōu)先搜索
廣度優(yōu)先搜索是一種圖算法,圖由節(jié)點(diǎn)和邊組成,一個(gè)節(jié)點(diǎn)可能與多個(gè)節(jié)點(diǎn)連接,這些節(jié)點(diǎn)稱為鄰居。廣度優(yōu)先搜索算法可以解決兩類問題:第一類是從節(jié)點(diǎn)A出發(fā),有沒有前往節(jié)點(diǎn)B的路徑;第二類問題是從節(jié)點(diǎn)A出發(fā),前往B節(jié)點(diǎn)的哪條路徑最短。使用廣度優(yōu)先搜索算法的前提是圖的邊沒有權(quán)值,即該算法只用于非加權(quán)圖中,如果圖的邊有權(quán)值的話就應(yīng)使用狄克斯特拉算法來查找最短路徑。舉個(gè)例子,假如你認(rèn)識alice、bob、claire,bob認(rèn)識anuj、peggy,alice認(rèn)識peggy,claire認(rèn)識tom、jonny,你需要在最短的路徑內(nèi)找到通過認(rèn)識的人找到tom,那么算法實(shí)現(xiàn)如下:
#使用字典構(gòu)建圖graph={}graph['you']=['Alice','Bob','Claire']graph['Bob']=['Anuj','Peggy']graph['Alice']=['Peggy']graph['Claire']=['Tom','Jonny']graph['Anuj']=[]graph['Peggy']=[]graph['Tom']=[]graph['Jonny']=[]from collections import deque#簡單的判斷方法def person_is_seller(name): return name==’Tom’def Search(name): searched=[] #用于記錄檢查過的人,防止進(jìn)入死循環(huán) search_queue=deque() #創(chuàng)建隊(duì)列 search_queue+=graph[name] while search_queue: person=search_queue.popleft() if not person in searched: #僅當(dāng)這個(gè)人沒檢查過時(shí)才檢查 if person_is_seller(person):print('the seller is {0}'.format(person))return True else:search_queue+=graph[person]searched.append(person) #將這個(gè)人標(biāo)記為檢查過 return Falseprint(Search('you'))
5、貪婪算法
貪婪算法,又名貪心算法,對于沒有快速算法的問題(NP完全問題),就只能選擇近似算法,貪婪算法尋找局部最優(yōu)解,并企圖以這種方式獲得全局最優(yōu)解,它易于實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行速度快,是一種不錯(cuò)的近似算法。假如你是個(gè)小偷,商店里有很多箱子,箱子里有各種水果,有些箱子里有3種水果,有些箱子有2種...,你想嘗到所有種類的水果,但你一個(gè)人力氣有限,因此你必須盡量搬走最少的箱子,那么,算法實(shí)現(xiàn)如下:
fruits=set(['蘋果','香蕉','梨子','西瓜','草莓','橘子','荔枝','榴蓮']) #箱子以及包含的水果box={}box['b1']=set(['蘋果','香蕉','西瓜'])box['b2']=set(['草莓','橘子','榴蓮'])box['b3']=set(['梨子','荔枝','草莓'])box['b4']=set(['香蕉','橘子'])box['b5']=set(['梨子','榴蓮'])final_boxs=set() #最終選擇的箱子#直到fruits為空while fruits: best_box=None #包含了最多的未包含水果的箱子 fruits_covered=set() #包含該箱子包含的所有未包含的水果 #循環(huán)迭代每個(gè)箱子,并確定它是否為最佳箱子 for boxItem,fruitItem in box.items(): covered=fruits & fruitItem #計(jì)算交集 if len(covered)>len(fruits_covered): best_box=boxItem fruits_covered=covered fruits-=fruits_covered final_boxs.add(best_box) print(final_boxs)
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