정렬 알고리즘 종류와 파이썬 코드 예제 정리

정렬 알고리즘 종류와 파이썬 코드 예제 정리

 

프로그래밍에서 가장 기본적이면서도 중요한 개념 중 하나가 바로 **정렬 알고리즘(Sorting Algorithms)**이다.

정렬은 데이터를 오름차순이나 내림차순으로 나열하여 검색, 탐색, 분석 등을 더 빠르게 수행할 수 있도록 한다.

이번 글에서는 대표적인 정렬 알고리즘 종류와 함께 파이썬 코드 예제를 정리해본다.

---

정렬 알고리즘이란?

정렬 알고리즘은 배열이나 리스트의 원소들을 비교하여 특정 기준(숫자 크기, 사전식 순서 등)에 따라 재배열하는 알고리즘이다.

대표적인 정렬 알고리즘으로는 다음과 같은 것들이 있다.

• 버블 정렬 (Bubble Sort)
• 삽입 정렬 (Insertion Sort)
• 선택 정렬 (Selection Sort)
• 병합 정렬 (Merge Sort)
• 퀵 정렬 (Quick Sort)
• 힙 정렬 (Heap Sort)

각 알고리즘은 상황에 따라 장단점이 다르며, 데이터의 크기나 정렬 상태에 따라 성능 차이가 크다.

---

버블 정렬 (Bubble Sort)

버블 정렬은 인접한 원소들을 비교해 잘못된 순서일 경우 교환한다. 가장 큰 값이 뒤로 밀려나며 정렬된다.

시간 복잡도는 최악의 경우 O(n²)이다.

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

print(bubble_sort([64, 25, 12, 22, 11]))

---

삽입 정렬 (Insertion Sort)

삽입 정렬은 왼쪽에서부터 하나씩 원소를 꺼내 이미 정렬된 부분에 삽입하는 방식이다.

작은 데이터셋이나 부분적으로 정렬된 데이터에 효율적이며, 시간 복잡도는 O(n²)이다.

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

print(insertion_sort([64, 25, 12, 22, 11]))

---

선택 정렬 (Selection Sort)

선택 정렬은 전체 리스트에서 가장 작은 값을 선택해 맨 앞으로 옮기는 과정을 반복한다.

시간 복잡도는 항상 O(n²)이다.

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

print(selection_sort([64, 25, 12, 22, 11]))

---

병합 정렬 (Merge Sort)

병합 정렬은 분할 정복(Divide and Conquer) 방식을 사용한다.

리스트를 둘로 나누고 각각을 정렬한 뒤, 병합하는 과정을 반복한다.

시간 복잡도는 항상 O(n log n)이다.

def merge_sort(arr):
    if len(arr) <= 1:
        return arr
    mid = len(arr) // 2
    left = merge_sort(arr[:mid])
    right = merge_sort(arr[mid:])
    return merge(left, right)

def merge(left, right):
    result = []
    i = j = 0
    while i < len(left) and j < len(right):
        if left[i] < right[j]:
            result.append(left[i])
            i += 1
        else:
            result.append(right[j])
            j += 1
    result.extend(left[i:])
    result.extend(right[j:])
    return result

print(merge_sort([64, 25, 12, 22, 11]))

---

퀵 정렬 (Quick Sort)

퀵 정렬은 피벗(Pivot)을 기준으로 작은 값과 큰 값을 나누고 재귀적으로 정렬한다.

평균 시간 복잡도는 O(n log n)이며, 최악의 경우 O(n²)이다.

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)

print(quick_sort([64, 25, 12, 22, 11]))

---

힙 정렬 (Heap Sort)

힙 정렬은 이진 힙(binary heap)을 기반으로 정렬한다.

최대 힙(Max-Heap)을 구성하고, 루트(최대값)를 꺼내 배열 끝에 배치한 뒤 다시 힙을 구성한다.

시간 복잡도는 항상 O(n log n)이다.

def heapify(arr, n, i):
    largest = i
    l = 2 * i + 1
    r = 2 * i + 2
    if l < n and arr[l] > arr[largest]:
        largest = l
    if r < n and arr[r] > arr[largest]:
        largest = r
    if largest != i:
        arr[i], arr[largest] = arr[largest], arr[i]
        heapify(arr, n, largest)

def heap_sort(arr):
    n = len(arr)
    for i in range(n // 2 - 1, -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

print(heap_sort([64, 25, 12, 22, 11]))

---

정리

정렬 알고리즘은 데이터 구조와 알고리즘 학습에서 반드시 다뤄야 할 핵심 주제다.

• 버블, 삽입, 선택 정렬은 구현이 단순하지만 성능이 낮다.
• 병합, 퀵, 힙 정렬은 대규모 데이터에서 강력한 성능을 보인다.

코딩 테스트와 실무에서 자주 등장하는 만큼, 여러 정렬 알고리즘을 직접 구현해보고 차이를 이해하는 것이 중요하다.