数据结构预算法:选择排序

选择排序(Selection sort)是一种简单直观的排序算法它的工作原理是:第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,然后再从剩余的未排序元素中寻找到最小(大)元素,然后放到已排序的序列的末尾。以此类推,直到全部待排序的数据元素的个数为零。选择排序是不稳定的排序方法。

假设有个数组20,5,30,15,3。则其选择排序过程如下图:


微信图片_20190714224705.png

在选择排序的过程中需要查询最小值(最大值),其原理为:在一个数组A中,初始min=A[0]为最小值,从i=1到i=n-1进行遍历,如果A[i]<min就交换A[i]和min。遍历结束后min中保存的就是最小值。过程如下图描述:


微信图片_20190714225055.png
算法实现
public static void selectSort(int[] arr) {
        
        if(arr == null || arr.length < 2)return;
        
        for(int i = 0; i < arr.length-1; i++) {
            int min = i;
            
            for(int j = i+1; j < arr.length; j++) {
                min = (arr[min] > arr[j])?j:min;
            }
            
            if(arr[min]!=arr[i]) {
                int temp = arr[min];
                arr[min] = arr[i];
                arr[i] = temp;
            }
}
时间复杂度

选择排序的交换操作介于 0 和 (n - 1) 次之间。选择排序的比较操作为 n (n - 1) / 2 次之间。选择排序的赋值操作介于 0 和 3 (n - 1) 次之间。

比较次数O(n^2),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=n*(n-1)/2。交换次数O(n),最好情况是,已经有序,交换0次;最坏情况交换n-1次,逆序交换n/2次。交换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。

稳定性

选择排序是给每个位置选择当前元素最小的,比如给第一个位置选择最小的,在剩余元素里面给第二个元素选择第二小的,依次类推,直到第n-1个元素,第n个元素不用选择了,因为只剩下它一个最大的元素了。那么,在一趟选择,如果一个元素比当前元素小,而该小的元素又出现在一个和当前元素相等的元素后面,那么交换后稳定性就被破坏了。比较拗口,举个例子,序列5 8 5 2 9,我们知道第一遍选择第1个元素5会和2交换,那么原序列中两个5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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