排序算法入門:選擇排序

選擇排序

選擇排序也是利用了“擋板法”這個經典思想。

擋板左邊是已排序區間,右邊是未排序區間,那麼每次的“選擇”是去找右邊未排序區間的最小值,找到之後和擋板後面的第一個值換一下,然後再把擋板往右移動一位,保證排好序的這些元素在擋板的左邊。

比如例子:{5, 2, 0, 1}

我們用一個擋板來分隔數組是否排好序,
用指針 j 來尋找未排序區間的最小值;

排序算法入門:選擇排序

第一輪 j 最初指向 5,然後遍歷整個未排序區間,最終指向 0,那麼 0 就和擋板後的第一個元素換一下,也就是和 5 交換一下位置,擋板向右移動一位,結束第一輪。

排序算法入門:選擇排序

第二輪,j 從擋板後的2開始遍歷,最終指向1,然後1和擋板後的第一個元素 2 換一下,擋板向右移動一位,結束第二輪。

排序算法入門:選擇排序

第三輪,j 從2開始遍歷,最終指向2,然後和2自己換一下,擋板向右移動一位,結束第三輪。

排序算法入門:選擇排序

還剩一個元素,不用遍歷了,就結束了。

選擇排序與之前的插入排序對比來看,要注意兩點:

  1. 擋板必須從 0 開始,而不能從 1 開始。雖然在這兩種算法中,擋板的物理意義都是分隔已排序和未排序區間,但是它們的已排序區間裡放的元素的意義不同:

  • 選擇排序是隻能把當前的最小值放進來,而不能放其他的;

  • 插入排序的第一個元素可以為任意值。

所以選擇排序的擋板左邊最開始不能有任何元素。

  1. 在外層循環時,

  • 選擇排序的最後一輪可以省略,因為只剩下最大的那個元素了;

  • 插入排序的最後一輪不可省略,因為它的位置還沒定呢。

<code>

class

Solution

{

public

void

selectionSort

(

int

[] input

)

{

if

(input ==

null

|| input.length <=

1

) {

return

; }

for

(

int

i =

0

; i < input.length -

1

; i++) {

int

minValueIndex = i;

for

(

int

j = i +

1

; j < input.length; j++) {

if

(input[j] < input[minValueIndex]) { minValueIndex = j; } } swap(input, minValueIndex, i); } }

private

void

swap

(

int

[] input,

int

x,

int

y

)

{

int

tmp = input[x]; input[x] = input[y]; input[y] = tmp; } } /<code>

時間複雜度

最內層的 if 語句每執行一次是 O(1) ,那麼要執行多少次呢?

  • 當 i = 0 時,是 n-1 次;

  • 當 i = 1 時,是 n-2 次;

  • 最後是 1 次;

所以加起來,總共是:
(n-1) + (n-2) + … + 1 = n*(n-1) / 2 = O(n^2)

是這樣算出來的,而不是一拍腦袋說兩層循環就是 O(n^2).

空間複雜度

這個很簡單,最多的情況是 call swap() 的時候,然後 call stack 上每一層就用了幾個有限的變量,所以是 O(1)。

那自然也是原地排序算法了。

穩定性

這個答案是否定的,選擇排序並沒有穩定性。

因為交換的過程破壞了原有的相對順序,比如: {5, 5, 2, 1, 0} 這個例子,第一次交換是 0 和 第一個 5 交換,於是第一個 5 跑到了數組的最後一位,且再也無翻身之地,所以第一個 5 第二個 5 的相對順序就已經打亂了。



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