Mergesort

합병 정렬 또는 병합 정렬(merge sort)은 O(n log n) 비교 기반 정렬 알고리즘이다. 일반적인 방법으로 구현했을 때 이 정렬은 안정 정렬에 속하며, 분할 정복 알고리즘의 하나이다. 존 폰 노이만이 1945년에 개발했다

Merge구현

def merge(arr1, arr2):
    result = []
    i = j = 0
    while i < len(arr1) and j < len(arr2):
        if arr1[i] < arr2[j]:
            result.append(arr1[i])
            i += 1
        else:
            result.append(arr2[j])
            j += 1

    while i < len(arr1):
        result.append(arr1[i])
        i += 1

    while j < len(arr2):
        result.append(arr2[j])
        j += 1

    return result 입력하세요

Mergesort 구현

def mergesort(lst):
    if len(lst) <= 1:
        return lst

    mid = len(lst) // 2
    L = lst[:mid]
    R = lst[mid:]
    return merge(mergesort(L), mergesort(R))

Heapsort

힙 정렬(Heap sort)이란 최대 힙 트리나 최소 힙 트리를 구성해 정렬을 하는 방법으로서, 내림차순 정렬을 위해서는 최대 힙을 구성하고 오름차순 정렬을 위해서는 최소 힙을 구성하면 된다.

class BinaryMinHeap:
    def __init__(self):
        # 계산 편의를 위해 0이 아닌 1번째 인덱스부터 사용한다.
        self.items = [None]

    def __len__(self):
        # len() 연산을 가능하게 하는 매직 메서드 덮어쓰기(Override).
        return len(self.items) - 1

    def _percolate_up(self):
        # percolate: 스며들다.
        cur = len(self)
        # left 라면 2*cur, right 라면 2*cur + 1 이므로 parent 는 항상 cur // 2
        parent = cur // 2

        while parent > 0:
            if self.items[cur] < self.items[parent]:
                self.items[cur], self.items[parent] = self.items[parent], self.items[cur]

            cur = parent
            parent = cur // 2

    def _percolate_down(self, cur):
        smallest = cur
        left = 2 * cur
        right = 2 * cur + 1

        if left <= len(self) and self.items[left] < self.items[smallest]:
            smallest = left

        if right <= len(self) and self.items[right] < self.items[smallest]:
            smallest = right

        if smallest != cur:
            self.items[cur], self.items[smallest] = self.items[smallest], self.items[cur]
            self._percolate_down(smallest)

    def insert(self, k):
        self.items.append(k)
        self._percolate_up()

    def extract(self):
        if len(self) < 1:
            return None

        root = self.items[1]
        self.items[1] = self.items[-1]
        self.items.pop()
        self._percolate_down(1)

        return root

def sorted_by_heap(lst):
    maxheap = BinaryMaxHeap()
    for elem in lst:
        maxheap.insert(elem)

    desc = [maxheap.extract() for _ in range(len(lst))]
    return list(reversed(desc))

Quicksort

분할 정복(Divide and Conquer)을 통해 주어진 배열을 정렬하는 알고리즘입니다.

배열에서 기준(pivot)을 잡고,
기준보다 값이 작은 집합과 큰 집합으로 나눕니다(Divide).
그리고 그 사이에 기준을 위치시킵니다.

작은 집합과 큰 집합을 대상으로 재귀호출하여 정렬한 뒤(Conquer) 결과를 합치면 정렬된 배열을 얻을 수 있습니다.

def quicksort(lst, start, end):
    def partition(part, ps, pe):
        pivot = part[pe]
        i = ps - 1
        for j in range(ps, pe):
            if part[j] <= pivot:
                i += 1
                part[i], part[j] = part[j], part[i]

        part[i + 1], part[pe] = part[pe], part[i + 1]
        return i + 1

    if start >= end:
        return None

    p = partition(lst, start, end)
    quicksort(lst, start, p - 1)
    quicksort(lst, p + 1, end)
    return lst