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)