选择排序与堆排序(还记得这些经典算法吗?)

简介: 选择排序与堆排序(还记得这些经典算法吗?)

总结


📝选择排序

动图演示

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思路:

在遍历数组的过程中,从当前遍历的数组元素的下一个元素开始,向后找出剩余数组元素中的最小值,让这个最小值和当前遍历到的数组元素进行交换

详细说就是:

1.在元素集合array[i]--array[n-1]中选择关键码最大(小)的数据元素

2.若它不是这组元素中的最后一个(第一个)元素,则将它与这组元素中的最后一个(第一个)元素交换

3.在剩余的array[i]--array[n-2](array[i+1]--array[n-1])集合中,重复上述步骤,直到集合剩余1个元素

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代码实现

/**
     * 选择排序
     * @param array
     */
    public static void selectSort(int[] array) {
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            int minIndex = i;
            for (int j = i + 1; j < array.length; j++) {
                if (array[j] < array[minIndex]) { // 注意这里不能是array[i] < array[j]因为j在这个循环里是静态的,我们排序要求是动态的
                    minIndex = j; // 比如[1、34、56、12、23], i下标所对应的数组的值一开始等于34,j -> 12是满足条件,minIndex更新,等于12所对应的下标
                    // 但如果是array[i] < array[j],此时array[j]还等于34,等于遇到23,条件仍然满足,minIndex又更新了,但其实这个时候不应该更新,因为刚才的12就是从i下标往后的数组中最小的值了
                }
            }
            int tmp = array[i]; 
            array[i] = array[minIndex]; // 如果每找到,minIndex = i,相当于是自己和自己进行交换
            array[minIndex] = tmp;
        }
    }


选择排序特性总结

  • 1. 直接选择排序思考非常好理解,但是效率不是很好。实际中很少使用
  • 2. 时间复杂度:O(N^2)
  • 3. 空间复杂度:O(1)
  • 4. 稳定性:不稳定


选择排序为啥不是稳定性排序呢,举个例子:数组 6、7、6、2、8,在对其进行第一遍循环的时候,会将第一个位置的6与后面的2进行交换。此时,就已经将两个6的相对前后位置改变了。因此选择排序不是稳定性排序算法


📝堆排序(从小到大排序)

思路

  1. 将要排序的数组建立为大根堆
  2. 堆顶元素(当前数组的最大值)与数组end下标的元素互换位置
  3. 然后从堆顶向下调整为大根堆,这里要注意调整时的边界条件end是在不断变化的,当前end也不断在变化着的,每调整一次end就减一,直到end == 0

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代码实现

import java.util.Arrays;
// 堆排序完整代码测试
public class heapSortTest {
    // 向下调整为大根堆
    public static void shiftDownBig(int[] array, int root, int len) {
        int parent = root;
        int child = 2 * parent + 1;
        while (child < len) {
            if (child + 1 < len && array[child] < array[child + 1]) {
                child = child + 1;
            }
            if (array[child] > array[parent]) {
                int tmp = array[child];
                array[child] = array[parent];
                array[parent] = tmp;
                parent = child;
                child = 2 * parent + 1;
            }
            else {
                break;
            }
        }
    }
    // 大根堆的创建(这里我们用到是向下调整建立大根堆,时间复杂度O(n)——如果是向上调整建立大根堆堆,时间复杂度是O(n * log2N)
    public static void createHeap(int[] array) {
        for (int i = (array.length - 1 - 1) / 2; i >= 0; --i) {
            shiftDownBig(array, i, array.length);
        }
    }
    /**
     * 堆排序,从小到大排序——建立大根堆(原地排序,在数组本身排序)
     * @param
     */
    public static void heapSort(int[] array) {
        // 1、先建立一个大根堆,建堆的时间复杂度为O(n)因为我们是通过向下调整来建堆的
        createHeap(array);
        // 2、将当前堆顶元素(array[0])与堆中end下标的元素互换位置,然后向下调整,保证仍为大根堆——这样堆顶元素仍旧是当前数组中最大的元素
        // end从堆中最后一个元素开始,保证堆中(数组)的最大值在堆中最后一个元素的位置,然后倒数第二大、第三大元素接着从array.length - 2开始向前排
        for (int end = array.length - 1; end > 0; --end) {
            int tmp = array[end];
            array[end] = array[0];
            array[0] = tmp;
            // 调整0下标这棵树仍为大根堆
            shiftDownBig(array, 0, end);
            // 保证调整完后是大根堆,注意这里的结束位置是end,end后面是用到存放数组前k个元素的,如果结束位置是array.length,那么我们之前放到数组array.length - 1下标的数组最大值就又被调整了
        }
        // 具体堆排的时间复杂度为 O(n * logn)--总的时间复杂度就是(n + n * logn)即O(n * log以2为底的n)
    }
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {23, 42, 13, 12, 28};
        heapSort(array);
        System.out.println(Arrays.toString(array));
    }
}

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堆排序特性总结

1、堆排序使用堆来选数,效率就高了很多。

2、时间复杂度:O(N*logN)

3、空间复杂度:O(1)

4、稳定性:不稳定

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