【八大经典排序算法】选择排序

简介: 【八大经典排序算法】选择排序

一、概述

选择排序作为一种简单直观的排序算法,最早由美国计算机科学家 Donald Knuth 在1968年提出。

选择排序的思想是将数组分为已排序区间和未排序区间,每次从未排序区间中选择最小(或最大)的元素,将其放到已排序区间的末尾,然后缩小未排序区间的范围,直到未排序区间为空。

选择排序的算法复杂度为 O(n^2),并不是一种高效的排序算法,但它的实现简单,不需要额外的空间,因此对于小规模数组的排序还是比较实用的。


二、思路解读

我们知道选择排序是每次从未排序的部分中选择最小(或最大)的元素,然后将其放到已排序部分的末尾,直到所有元素都被排序。(注意:这里是最小(或最大)的元素直接和未排序部分的第一个元素直接交换)

 

所以选择排序实现可以分为以下几步:

①:遍历待排序序列,同时将第一个元素设为最小(或最大)元素。

②:遍历剩余的未排序部分,找到最小(或最大)的元素,并记录其位置。在将最小(或最大)元素与未排序部分的第一个元素交换位置,即将最小(或最大)元素放到已排序部分的末尾。

③:最后重复步骤2和3,直到所有元素都被排序即可。

 

【动画演示】:


三、代码实现(升序)

void Swap(int* p1, int* p2)
{
  int tmp = *p1;
  *p1 = *p2;
  *p2 = tmp;
}
void SelectSort(int* a, int n)
{
  int begin = 0;//未排序的起始下标
  int mini = 0;
  while (begin < n)
  {
    //遍历未排序部分,找到最小值下标
    for (int i = begin; i < n; i++)
    {
      if (a[i] < a[maxi])
      {
        mini = i;
      }
    }
    //最小值和未排序部分的第一个元素交换位置
    Swap(&a[maxi], a[begin]);
    begin++;
  }
}

四、优化(升序)

我们知道遍历未排序部分时,不仅可以找到最小值,还可以找到最大值。如果我们同时将最大值和最小值的下标同时找出来(以升序为例),在将最小值和未排序部分的首元素交换,最大值和未排序部分的为元素交换。前后同时进行,效率是不是加快了不少呢?

 

但这样有一个易错点,比如:

当发生上述极端情况时,我们需要单独处理,更新最大值下标!!

 

【最终代码】:

void Swap(int* p1, int* p2)
{
  int tmp = *p1;
  *p1 = *p2;
  *p2 = tmp;
}
void  SelectSort(int* a, int n)
{
  int begin = 0;//未排序部分的首元素
  int end = n - 1;//未排序部分的尾元素
  while (begin < end)
  {
    int mini = begin;
    int maxi = begin;
    //遍历未排序部分,找到最(大)小值下标
    for (int i = begin; i <= end; i++)
    {
      if (a[i] > a[maxi])
        maxi = i;
      if (a[i] < a[mini])
        mini = i;
    }
    
    Swap(&a[begin], &a[mini]);
    //最大值下标和未排序首元素下标重合,最大值已经交换到新位置,更新最大值下标
    if (begin == maxi)
      maxi = mini;
    Swap(&a[end], &a[maxi]);
    begin++;
    end--;
  }
}

时间复杂度:O(N^2)

空间复杂度:O(1)


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