java數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之選擇排序

選擇排序(Selection sort)是一種簡(jiǎn)單直觀的排序算法。它的工作原理是每一次從待排序的數(shù)據(jù)元素中選出最幸舭瘛(或最大)的一個(gè)元素,存放在序列的起始位置赠叼,然后擦囊,再?gòu)氖S辔磁判蛟刂欣^續(xù)尋找最凶彀臁(大)元素,然后放到已排序序列的末尾涧郊。以此類推贯被,直到全部待排序的數(shù)據(jù)元素排完妆艘。 選擇排序是不穩(wěn)定的排序方法。

選擇排序輸出的是原序列的一個(gè)重排 <a1*,a2*,a3*,...,an*>批旺;幌陕,使得 a1*<=a2*<=a3*<=...<=an*

排序算法有很多汽煮,包括插入排序棚唆,冒泡排序堆排序搬卒,歸并排序,選擇排序契邀,計(jì)數(shù)排序摆寄,基數(shù)排序坯门,桶排序快速排序等古戴。插入排序欠橘,堆排序现恼,選擇排序肃续,歸并排序和快速排序叉袍,冒泡排序都是比較排序,它們通過(guò)對(duì)數(shù)組中的元素進(jìn)行比較來(lái)實(shí)現(xiàn)排序喳逛,其他排序算法則是利用非比較的其他方法來(lái)獲得有關(guān)輸入數(shù)組的排序信息瞧捌。

思想

n 個(gè)記錄的文件的直接選擇排序可經(jīng)過(guò) n-1 趟直接選擇排序得到有序結(jié)果:

①初始狀態(tài):無(wú)序區(qū)為 R[1..n]润文,有序區(qū)為空。

②第 1 趟排序

在無(wú)序區(qū) R[1..n] 中選出關(guān)鍵字最小的記錄 R[k]典蝌,將它與無(wú)序區(qū)的第 1 個(gè)記錄 R[1] 交換曙砂,使 R[1..1] 和 R[2..n] 分別變?yōu)橛涗泜€(gè)數(shù)增加 1 個(gè)的新有序區(qū)和記錄個(gè)數(shù)減少 1 個(gè)的新無(wú)序區(qū)赠法。

……

③第 i 趟排序

第 i 趟排序開始時(shí),當(dāng)前有序區(qū)和無(wú)序區(qū)分別為 R[1..i-1] 和 R(i..n)砖织。該趟排序從當(dāng)前無(wú)序區(qū)中選出關(guān)鍵字最小的記錄 R[k]款侵,將它與無(wú)序區(qū)的第 1 個(gè)記錄 R 交換侧纯,使 R[1..i] 和 R 分別變?yōu)橛涗泜€(gè)數(shù)增加 1 個(gè)的新有序區(qū)和記錄個(gè)數(shù)減少 1 個(gè)的新無(wú)序區(qū)。?[1]

解釋

對(duì)比數(shù)組中前一個(gè)元素跟后一個(gè)元素的大小眶熬,如果后面的元素比前面的元素小則用一個(gè)變量 k 來(lái)記住他的位置妹笆,接著第二次比較,前面 “后一個(gè)元素” 現(xiàn)變成了 “前一個(gè)元素”拳缠,繼續(xù)跟他的“后一個(gè)元素” 進(jìn)行比較如果后面的元素比他要小則用變量 k 記住它在數(shù)組中的位置(下標(biāo))墩新,等到循環(huán)結(jié)束的時(shí)候窟坐,我們應(yīng)該找到了最小的那個(gè)數(shù)的下標(biāo)了,然后進(jìn)行判斷哲鸳,如果這個(gè)元素的下標(biāo)不是第一個(gè)元素的下標(biāo)臣疑,就讓第一個(gè)元素跟他交換一下值徙菠,這樣就找到整個(gè)數(shù)組中最小的數(shù)了。然后找到數(shù)組中第二小的數(shù)婿奔,讓他跟數(shù)組中第二個(gè)元素交換一下值缺狠,以此類推萍摊。

算法性能

時(shí)間復(fù)雜度

選擇排序的交換操作介于 0 和 (n - 1) 次之間儒老。選擇排序的比較操作為 n (n - 1) / 2 次之間记餐。選擇排序的賦值操作介于 0 和 3 (n - 1) 次之間薇正。

比較次數(shù) O(n^2),比較次數(shù)與關(guān)鍵字的初始狀態(tài)無(wú)關(guān)挖腰,總的比較次數(shù) N=(n-1)+(n-2)+...+1=n*(n-1)/2雕沿。交換次數(shù) O(n)猴仑,最好情況是,已經(jīng)有序辽俗,交換 0 次疾渣;最壞情況交換 n-1 次崖飘,逆序交換 n/2 次榴捡。交換次數(shù)比冒泡排序少多了朱浴,由于交換所需 CPU 時(shí)間比比較所需的 CPU 時(shí)間多达椰,n 值較小時(shí),選擇排序比冒泡排序快项乒。?[1]

其他排序算法的復(fù)雜度如右圖所示。

穩(wěn)定性

選擇排序是給每個(gè)位置選擇當(dāng)前元素最小的檀何,比如給第一個(gè)位置選擇最小的蝇裤,在剩余元素里面給第二個(gè)元素選擇第二小的埃碱,依次類推,直到第 n-1 個(gè)元素砚殿,第 n 個(gè)元素不用選擇了啃憎,因?yàn)橹皇O滤粋€(gè)最大的元素了似炎。那么,在一趟選擇羡藐,如果一個(gè)元素比當(dāng)前元素小贩毕,而該小的元素又出現(xiàn)在一個(gè)和當(dāng)前元素相等的元素后面仆嗦,那么交換后穩(wěn)定性就被破壞了辉阶。比較拗口瘩扼,舉個(gè)例子,序列 5 8 5 2 9集绰,我們知道第一遍選擇第 1 個(gè)元素 5 會(huì)和 2 交換巡通,那么原序列中兩個(gè) 5 的相對(duì)前后順序就被破壞了魄宏,所以選擇排序是一個(gè)不穩(wěn)定的排序算法潮模。

java代碼如下:

package 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);

public class xuanzepaixu {

? public static void sort(long arr[]){

? long temp=0;//中間變量用來(lái)交換數(shù)據(jù)

? int k;//定義一個(gè)選擇變量來(lái)進(jìn)行選擇

? for(int i=0;i<arr.length-1;i++){//循環(huán)

? k=i;//每次循環(huán)都將這一次i的值賦給k

? for(int j=i;j<arr.length;j++){//數(shù)據(jù)比較

? if(arr[k]>arr[j]){//效率比冒泡高碍岔,如果arr[k]后面的數(shù)據(jù)比它小,則交換數(shù)據(jù)

? temp=arr[j];

? arr[j]=arr[k];

? arr[k]=temp;

? }

? }

? arr[i]=arr[k];//通過(guò)選擇k找到每一輪的最小值arr[k]賦給arr[i]蔼啦,即順序已經(jīng)排好

? }

? }

}

測(cè)試:

package 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);

public class Testxuanzepaixu {

? ? public static void main(String args[]){

? ? long arr[]=new long[6];

? ? arr[0]=2;

? ? arr[1]=1;

? ? arr[2]=5;

? ? arr[3]=3;

? ? arr[4]=8;

? ? arr[5]=0;

? ? xuanzepaixu.sort(arr);

? ? for(int i=0;i<arr.length;i++){

? ? System.out.println(arr[i]);

? ? }

? }

? ? }

輸出結(jié)果如下:


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