详解选择排序算法
基本思想
选择排序的思想是:
给定一个数组arr,其长度为n;
第一次从 arr[0] 到 arr[n-1] 中选取一个最值(按照需求,可以是最大值,可以是最小值,下同)与arr[0]进行交换;
第二次从arr[1] 到 arr[n-1] 中选取一个最值与arr[1]进行交换;
以此类推,直到arr[n-2]到arr[n-1]中选出最值交换后即完成排序。(只剩下一个元素,前面的都是比它小(或者大)的)。
例子
给定数组 arr 为 [ 300, 50 , 120 , 110 ];
则其初始状态为:
定义两个变量minIndex、min,分别表示最小值元素的索引,和最小值元素的值。
先假定最小值元素为循环开始的第一个元素。
第一次循环将minIndex、min分别赋值为 0和300。
循环变量为当前元素的下一个元素的索引。
由图来演示算法过程:
黄色表示当前循环需要遍历的元素。
第一趟排序
此时 50 < min当前值300,将minIndex赋值为1,将min赋值为50;
循环变量向后移动。
此时 120 > min当前值50,循环变量直接向后移动;
此时 110 > min当前值50,循环变量无法向后移动,当前循环结束。
minIndex不等于循环开始前的首元素的索引0,发生交换。
第二趟排序
此时 120 > min当前值100,循环变量直接向后移动;
此时 120 > min当前值110,循环变量向后移动则会发生越界,当前循环结束。
minIndex等于循环开始前的首元素的索引1,不发生交换。
第三趟排序
此时 110 < min当前值120,将minIndex赋值为3,将min赋值为110;
循环变量再向后移动则会发生越界,当前循环结束。
minIndex不等于循环开始前的首元素的索引2,发生交换。
因为前n-1个元素均排序完毕,所以原数组排序完毕。
我们由例子可知:
选择排序的趟数为数组长度-1
代码
由上面的讲解知道要写成双重循环,最终代码如下:
import java.util.Arrays;
public class Solution {
public static void main(String[] args) {
int [] arr = new int[]{300,50,120,110};
System.out.println("排序前的数组" + Arrays.toString(arr));
selectSort(arr);
System.out.println("排序前的数组" + Arrays.toString(arr));
}
public static void selectSort(int[] arr){
int minIndex;//最小值元素索引
int min;//最小值元素
for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
minIndex = i;
min = arr[i];
for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
if (min > arr[j]) {
min = arr[j];
minIndex = j;
}
}
//交换
if (minIndex != i) {
arr[minIndex] = arr[i];
arr[i] = min;
}
}
}
}
时间复杂度
比较次数与关键字的初始状态无关,总的比较次数N=(n-1)+(n-2)+...+1= $\frac{n(n-1)}{2}$。为 $O(n^2)$。
稳定性
选择排序是不稳定的排序算法。
举个例子来说明:
序列 6 9 6 3 10
在第一趟排序时第一个6会和3交换位置,那么原序列中两个6的相对前后顺序就被破坏了。
所以选择排序是一个不稳定的排序算法。
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