排序:选择排序(算法)

文 | 莫若吻


1.简介

排序就是算法。
  选择排序(Selection sort)是一种简单直观的排序算法。

选择排序是不稳定的排序方法。
  eg:序列[9,9, 1]第一次就将第一个[9]与[1]交换,导致第一个9挪动到第二个9后面

Note:一般面试的时候才会用到选择、冒泡排序。

2.原理

选择排序的工作原理是**每一次从待排序的数据元素中选出最小(或最大)的一个元素,存放在序列的起始位置,直到全部待排序的数据元素排完。 **

3.原理过程图

内循环结束一次,最值出现头角标位置上。(原理过程如下图)

Paste_Image.png

4.时间复杂度

简单选择排序的比较次数与序列的初始排序无关。 假设待排序的序列有 n 个元素,选择排序的赋值操作介于 0 和 3 (n - 1) 次之间; 则比较次数 永远都是n (n- 1) / 2; 而移动次数(即:交换操作)与序列的初始排序有关,介于 0 和 (n - 1) 次之间。当序列正序时,移动次数最少,为 0。当序列反序时,移动次数最多,为n - 1 次;逆序交换n/2次。综上,简单选择排序的时间复杂度为 O(n²)
选择排序的移动次数比冒泡排序少多了,由于交换所需CPU时间比 比较所需的CPU时间多,n值较小时,选择排序比冒泡排序快

5.性能分析 (稳定性)

选择排序的时间复杂度为O(n²),由于每次选择仅考虑某一位置上的数据情况,可能会破坏之前数据的相对位置,因此它是一种不稳定的排序方法。

6.选择排序有两个重要特点:

1)运行时间和输入无关

即不论数组的初始状态的有序程度,选择排序的比较次数都没有变化。考虑到比较次数与元素个数的关系是n (n- 1)/ 2,所以当一个已经比较有序的数组使用选择排序会很不划算。

2)数据的移动操作最少

移动操作次数是一个常量,最多为n-1,其他的算法都不具备这个特征。

7.选择排序与冒泡排序哪个效率更高?

选择排序、冒泡排序都用for(for(if))结构语句。一般选择排序效率会更高一些。
自我总结分析原因:(更详细情况请参考上面选择排序的时间复杂度)
冒泡排序的思想为每一次排序过程,通过相邻元素的交换,将当前没有排好序中的最大(小)移到数组的最右(左)端。而选择排序的思想也很直观:每一次排序过程,我们获取当前没有排好序中的最大(小)的元素和数组最右(左)端的元素交换,循环这个过程即可实现对整个数组排序。
同样数据的情况下,两种算法的循环次数是一样的,但选择排序只有0到1次交换,而冒泡排序只有0到n次交换 。而影响我们算法效率的主要部分是循环和交换,显然,次数越多,效率就越差。选择排序的平均时间复杂度比冒泡排序的稍低。所以相比较而言选择排序效率会更高一些。

8.示例代码(Java)

对给指定数组进行排序:{5,1,6,4,2,8,9}

核心代码:

    /*
    选择排序。
    内循环结束一次,最值出现头角标位置上。
    */
    public static void selectSort(int[] arr)
    {
        for (int x=0; x<arr.length-1 ; x++)
        {
            for(int y=x+1; y<arr.length; y++)
            {
                if(arr[x]>arr[y])          //缺点:性能低。
                {
                     int temp = arr[x];
                     arr[x] = arr[y];
                     arr[y] = temp;
                }
            }
        }
    }```  

__详细代码:__
  (注:大家可以自行运行结果查看)

import java.util.*;
class ArraySort
{
public static void main(String[] args)
{
int[] arr = {5,1,6,4,2,8,9};
//排序前;
printArray(arr);

    //选择排序
    selectSort(arr);

    //冒泡排序
    //bubbleSort(arr);
    
    //排序后:
    printArray(arr);

    //Arrays.sort(arr);  //java中已经定义好的一种排序方式。开发中,对数组排序。要使用该句代码。
}

/*
选择排序。
内循环结束一次,最值出现头角标位置上。
*/
public static void selectSort(int[] arr)
{
    for (int x=0; x<arr.length-1 ; x++)
    {
        for(int y=x+1; y<arr.length; y++)
        {
            if(arr[x]>arr[y])          //缺点:性能低。
            {
                swap(arr,x,y); 
            }
        }
    }
}

/*
无论什么排序。都需要对满足条件的元素进行位置置换。
所以可以把这部分相同的代码提取出来,单独封装成一个函数。
*/
public static void swap(int[] arr,int a,int b)
{
    int temp = arr[a];
    arr[a] = arr[b];
    arr[b] = temp;
}

/*
排序显示格式
*/
public static void printArray(int[] arr)
{
    System.out.print("[");
    for(int x=0; x<arr.length; x++)
    {
        if(x!=arr.length-1)
            System.out.print(arr[x]+", ");
        else
            System.out.println(arr[x]+"]");

    }       
}

}



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