정렬 - swkim0128/PARA GitHub Wiki

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  • 정렬(Sorting) : 데이터를 특정한 기준에 따라서 순서대로 나열하는 것.

선택 정렬(Selection Sort)

데이터가 무작위로 여러 개 있을 때, 이 중에서 가장 작은 데이터를 선택해 맨 앞에 있는 데이터와 바꾸고, 그다음 작은 데이터를 선택해 앞에서 두 번째 데이터와 바꾸는 과정을 반복.

선택 정렬의 시간 복잡도 : O(n2)

array = [7, 5, 9, 0, 3, 1, 6, 2, 4, 8]

for i in range(len(array)):
    min_index = i   # 가장 작은 원소의 인덱스
    for j in range(i + 1, len(array)):
        if array[min_index] > array[j]:
            min_index = j

    array[i], array[min_index] = array[min_index], array[i] # 스와프

print(array)

삽입 정렬(Insertion Sort)

특정한 데이터를 적절한 위치에 '삽입'하는 정렬. 선택 정렬에 비해 구현 난이도가 높은 편이지만 선택 정렬에 비해 실행 시간 측면에서 더 효율적인 알고리즘. '데이터가 거의 정렬되어 있을 때' 훨씬 효율적.

삽입 정렬의 시간 복잡도 : O(n2)

array = [7, 5, 9, 0, 3, 1, 6, 2, 4, 8]

for i in range(1, len(array)):
    for j in range(i, 0, -1):   # 인덱스 i부터 1가지 감소하며 반복하는 문법
        if array[j] < array[j - 1]: # 한 칸씩 왼쪽으로 이동
            array[j], array[j - 1] = array[j - 1], array[j]
        else:    # 자기보다 작은 데이터를 만나면 그 위치에서 멈춤
            break

print(array)

퀵 정렬(Quick Sort)

기준을 설정한 다음 큰 수와 작은 수를 교환한 후 리스트를 반으로 나누는 방식으로 동작.
호어 분할(Hoare Partition) 방식 : 리스트에서 첫 번째 데이터를 피벗으로 정함.
피벗을 설정한 뒤에는 왼쪽에서부터 피벗보다 큰 데이터를 찾고, 오른쪽에서부터 피벗보다 작은 데이터를 찾는다.
그 다음 큰 데이터와 작은 데이터의 위치를 서로 교환해준다. 이러한 과정을 반복.

# 재귀를 이용한 퀵 정렬
array = [5, 7, 9, 0, 3, 1, 6, 2, 4, 8]

def quick_sort(array, start, end):
    if start >= end:    # 원소가 1개인 경우 종료
        return

    pivot = start # 피벗은 첫 번째 원소
    left = start + 1
    right = end
    while left <= right:
        # 피벗보다 큰 데이터를 찾을 때까지 반복
        while left <= end and array[left] <= array[pivot]:
            left += 1

        # 피벗보다 작은 데이터를 찾을 때까지 반복
        while right > start and array[right] >= array[pivot]:
            right -= 1

        if left > right:    # 엇갈렸다면 작은 데이터와 피벗을 교체
            array[right], array[pivot] = array[pivot], array[right]
        else:    # 엇갈리지 않았다면 작은 데이터와 큰 데이터를 교체
            array[left], array[right] = array[right], array[left]

    # 분할 이후 왼쪽 부분과 오른쪽 부분에서 각각 정렬 수행
    quick_sort(array, start, right - 1)
    quick_sort(array, right + 1, end)

quick_sort(array, 0, len(array) - 1)
print(array)
# 파이썬의 장점을 살린 퀵 정렬 소스코드

array = [5, 7, 9, 0, 3, 1, 6, 2, 4, 8]

def quick_sort(array):
    # 리스트가 하나 이하의 원소만을 담고 있다면 종료
    if len(array) <= 1:
        return array

    pivot = array[0]    # 피벗은 첫 번째 원소
    tail = array[1:]    # 피벗을 제외한 리스트

    left_side = [x for x in tail if x <= pivot] # 분할된 왼쪽 부분
    right_side = [x for x in tail if x > pivot] # 분할된 오른쪽 부분

    # 분할 이후 왼쪽 부분과 오른쪽 부분에서 각각 정렬을 수행하고, 전체 리스트를 반환
    return quick_sort(left_side) + [pivot] + quick_sort(right_side)

print(quick_sort(array))

계수 정렬(Count Sort)

특정한 조건이 부합할 때만 사용할 수 있지만 매우 빠른 정렬 알고리즘. '데이터의 크기 범위가 제한 되어 정수 형태로 표현할 수 있을 때'만 사용할 수 있다.

# 모든 원소의 값이 0보다 크거나 같다고 가정
array = [7, 5, 9, 0, 3, 1, 6, 2, 9, 1, 4, 8, 0, 5, 2]

# 모든 범위를 포함하는 리스트 선언(모든 값은 0으로 초기화)
count = [0] * (max(array) + 1)

for i in range(len(array)):
    count[array[i]] += 1    # 각 데이터에 해당하는 인덱스의 값 증가

for i in range(len(count)): # 리스트에 기록된 정렬 정보 확인
    for j in range(count[i]):
        print(i, end=' ')   # 띄어쓰기를 구분으로 등장한 횟수만큼 인덱스 출력
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