[python] 알고리즘 - 정렬

[python] 알고리즘 - 정렬

# 정렬 알고리즘 : https://modulabs.co.kr/blog/algorithm-python/

파이썬 알고리즘 정의와 종류 (정렬, 탐색)

정렬(Sorting)

정렬은 특정한 기준에 따라 데이터를 늘어놓는 알고리즘입니다.

버블 정렬(Bubble Sort)

버블 정렬은 바로 옆에 있는 것과 비교해서 정렬하는 것입니다. 구현은 쉽지만 효율성이 매우 낮다고 알려져 있습니다.

선택 정렬(Selection Sort)

데이터를 선택 정렬은 배열에서 작은 데이터를 선별하여서 데이터를 앞으로 보내는 정렬의 일종입니다. 이 정렬도 효율은 낮습니다.

삽입 정렬(Insertion Sort)

삽입 정렬은 자료 배열의 모든 요소를 앞에서부터 차례대로 이미 정렬된 배열 부분과 비교하여, 자신의 위치를 찾아 삽입함으로써 정렬을 완성하는 알고리즘입니다.

퀵 정렬(Quick Sort)

퀵 정렬은 찰스 앤터니 리처드 호어가 개발한 정렬 알고리즘이다. 다른 원소와의 비교만으로 정렬을 수행하는 비교 정렬에 속한다. 퀵 정렬은 n개의 데이터를 정렬할 때, 최악의 경우에는 O(n²)번의 비교를 수행하고, 평균적으로 O(n log n)번의 비교를 수행합니다.

병합 정렬(Merge Sort)

합병 정렬 또는 병합 정렬은 O(n log n) 비교 기반 정렬 알고리즘이다. 일반적인 방법으로 구현했을 때 이 정렬은 안정 정렬에 속하며, 분할 정복 알고리즘의 하나 입니다.

힙 정렬(Heap Sort)

힙 정렬이란 최대 힙 트리나 최소 힙 트리를 구성해 정렬을 하는 방법으로서, 내림차순 정렬을 위해서는 최소 힙을 구성하고 오름차순 정렬을 위해서는 최대 힙을 구성하면 됩니다.

기수 정렬(Radix Sort)

기수 정렬은 기수 별로 비교 없이 수행하는 정렬 알고리즘이다. 기수로는 정수, 낱말, 천공카드 등 다양한 자료를 사용할 수 있으나 크기가 유한하고 사전순으로 정렬할 수 있어야 한다. 버킷 정렬의 일종으로 취급되기도 합니다.

계수 정렬(Count Sort)

계수 정렬 또는 카운팅 소트는 컴퓨터 과학에서 정렬 알고리즘의 하나로서, 작은 양의 정수들인 키에 따라 객체를 수집하는 것, 즉 정수 정렬 알고리즘의 하나 입니다.

 

# 정렬 알고리즘 : https://modulabs.co.kr/blog/algorithm-python/

import random

class Sort :
    def bubble_sort(arr):
        for i in range(len(arr)):
            for j in range(len(arr) - i - 1):
                if arr[j] > arr[j+1]:
                    arr[j], arr[j+1] = arr[j+1], arr[j]
        return arr


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


    def quick_sort(arr):
        if len(arr) <= 1:
            return arr
        pivot = arr[len(arr) // 2]
        left, right, equal = [], [], []
        for i in arr:
            if i < pivot:
                left.append(i)
            elif i > pivot:
                right.append(i)
            else:
                equal.append(i)
        return Sort.quick_sort(left) + equal + Sort.quick_sort(right)


    def merge_sort(arr):
        if len(arr) < 2:
            return arr
        
        mid = len(arr) // 2
        left = Sort.merge_sort(arr[:mid])
        right = Sort.merge_sort(arr[mid:])

        merged_arr = []
        l = r = 0
        while l < len(left) and r < len(right):
            if left[l] < right[r]:
                merged_arr.append(left[l])
                l += 1
            else:
                merged_arr.append(right[r])
                r += 1

        merged_arr += left[l:]
        merged_arr += right[r:]
        return merged_arr


    def heap_sort(arr):
        def heapify(arr, n, i):
            largest = i
            l = 2 * i + 1
            r = 2 * i + 2

            if l < n and arr[i] < arr[l]:
                largest = l

            if r < n and arr[largest] < arr[r]:
                largest = r

            if largest != i:
                arr[i], arr[largest] = arr[largest], arr[i]
                heapify(arr, n, largest)

        n = len(arr)
        for i in range(n, -1, -1):
            heapify(arr, n, i)

        for i in range(n-1, 0, -1):
            arr[i], arr[0] = arr[0], arr[i]
            heapify(arr, i, 0)

        return arr



    def radix_sort(arr):
        RADIX = 10
        placement = 1

        max_digit = max(arr)

        while placement < max_digit:
            buckets = [list() for _ in range(RADIX)]

            for i in arr:
                tmp = int((i / placement) % RADIX)
                buckets[tmp].append(i)

            a = 0
            for b in range(RADIX):
                buck = buckets[b]
                for i in buck:
                    arr[a] = i
                    a += 1

            placement *= RADIX

        return arr


    def counting_sort(arr):
        max_value = max(arr)
        m = max_value + 1
        count = [0] * m

        for a in arr:
            count[a] += 1

        i = 0
        for a in range(m):
            for c in range(count[a]):
                arr[i] = a
                i += 1
        return arr


arr = [i for i in random.sample(range(10), 10)]



print("Original array: ", arr)
print("Bubble sort: ", Sort.bubble_sort(arr))
print("Selection sort: ", Sort.selection_sort(arr))
print("Quick sort: ", Sort.quick_sort(arr))
print("Merge sort: ", Sort.merge_sort(arr))
print("Heap sort: ", Sort.heap_sort(arr))
print("Radix sort: ", Sort.radix_sort(arr))
print("Counting sort: ", Sort.counting_sort(arr))