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轻松掌握排序算法，可视化教学，一看就懂！

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排序算法是计算机科学中非常基础且重要的概念，它涉及到将一组数据按照一定的顺序排列。掌握排序算法对于理解更复杂的算法和数据结构至关重要。本文将采用可视化教学的方式，帮助你轻松理解并掌握几种常见的排序算法。

1. 排序算法概述

排序算法主要分为两类：比较类排序和非比较类排序。

  • 比较类排序：通过比较元素之间的值来决定它们的顺序。常见的比较类排序算法包括冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序、归并排序和堆排序等。
  • 非比较类排序：不通过比较元素之间的值来排序，而是通过其他方式，如计数排序、基数排序和桶排序等。

2. 冒泡排序

冒泡排序是一种简单的排序算法，它重复地遍历要排序的数列，一次比较两个元素，如果它们的顺序错误就把它们交换过来。遍历数列的工作是重复地进行直到没有再需要交换，也就是说该数列已经排序完成。

冒泡排序可视化

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

# 测试冒泡排序
arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
print("Original array:", arr)
sorted_arr = bubble_sort(arr)
print("Sorted array:", sorted_arr)

3. 选择排序

选择排序是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是：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，再从剩余未排序元素中继续寻找最小（大）元素，然后放到已排序序列的末尾。以此类推，直到所有元素均排序完毕。

选择排序可视化

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

# 测试选择排序
arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
print("Original array:", arr)
sorted_arr = selection_sort(arr)
print("Sorted array:", sorted_arr)

4. 插入排序

插入排序是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是通过构建有序序列，对于未排序数据，在已排序序列中从后向前扫描，找到相应位置并插入。

插入排序可视化

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

# 测试插入排序
arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
print("Original array:", arr)
sorted_arr = insertion_sort(arr)
print("Sorted array:", sorted_arr)

5. 快速排序

快速排序是由东尼·霍尔所提出的一种排序算法，它是一种分而治之的算法。快速排序使用分治法来把一个序列分为两个子序列，然后递归地排序两个子序列。

快速排序可视化

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)

# 测试快速排序
arr = [64, 34, 25, 12, 22, 11, 90]
print("Original array:", arr)
sorted_arr = quick_sort(arr)
print("Sorted array:", sorted_arr)

6. 总结

通过本文的介绍和可视化示例，相信你已经对排序算法有了更深入的理解。排序算法是计算机科学中非常基础且重要的概念，掌握它们对于你未来的学习和工作都将大有裨益。希望这篇文章能帮助你轻松掌握排序算法，为你的编程之路添砖加瓦。

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