Python排序算法全解析

排序算法 Python 实现

排序算法是计算机科学中的基础内容，Python 提供了多种方式实现常见排序算法。以下是一些经典排序算法的 Python 实现示例。

冒泡排序

冒泡排序通过重复地遍历列表，比较相邻元素并交换它们的位置来实现排序。

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

动画制作方法

使用可视化工具 在线工具如VisualGo、Algorithm Visualizer提供预制模板，输入Bubble Sort代码即可生成分步动画。修改参数可调整排序速度和数据量。

手动制作步骤

1. 准备初始数据数组，如[5, 3, 8, 4, 2]。
2. 逐帧绘制相邻元素比较过程：高亮当前比较的元素对，显示数值对比结果。
3. 交换帧：用箭头动画表示元素位置交换，更新数组状态。
4. 重复直到完成所有轮次，未排序部分与已排序部分用不同颜色区分。

代码实现动画 Python的matplotlib库可动态展示排序过程：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

def bubble_sort_visual(data):
    n = len(data)
    fig, ax = plt.subplots()
    
    for i in range(n):
        for j in range(0, n-i-1):
            bars = ax.bar(range(len(data)), data, color='lightblue')
            bars[j].set_color('red')
            bars[j+1].set_color('red')
            plt.pause(0.5)
            
            if data[j] > data[j+1]:
                data[j], data[j+1] = data[j+1], data[j]
                bars = ax.bar(range(len(data)), data, color='lightblue')
                plt.pause(0.8)
                
            ax.clear()
    plt.show()

data = np.random.randint(1, 100, 10)
bubble_sort_visual(data)

关键帧设计

• 比较阶段：高亮对比中的元素为红色
• 交换阶段：用移动轨迹和位置更新展示交换
• 完成阶段：已排序元素渐变为绿色
• 每轮结束：显示当前轮次和剩余未排序范围

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