排序算法之选择排序介绍

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算法简介

算法描述

代码实现


算法简介

选择排序(Selection-sort)是一种简单直观的排序算法。它的工作原理:首先在未排序序列中找到最小(大)元素,存放到排序序列的起始位置,然后,再从剩余未排序元素中继续寻找最小(大)元素,然后放到已排序序列的末尾。以此类推,直到所有元素均排序完毕。 选择排序可以分为: 简单选择排序 和 堆排序

表现最稳定的排序算法之一,因为无论什么数据进去都是O(n2)的时间复杂度,所以用到它的时候,数据规模越小越好。唯一的好处可能就是不占用额外的内存空间了吧。理论上讲,选择排序可能也是平时排序一般人想到的最多的排序方法了吧。

算法描述

这里直接拿一组数来举例:

图片

第二次交换:

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第三次交换:

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第四次交换:

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代码实现

/*** 选择排序* @param array* @return*/
public static int[] selectionSort(int[] array) {if (array.length == 0)return array;for (int i = 0; i < array.length; i++) {int minIndex = i;for (int j = i; j < array.length; j++) {if (array[j] < array[minIndex]) //找到最小的数minIndex = j; //将最小数的索引保存}int temp = array[minIndex];array[minIndex] = array[i];array[i] = temp;}return array;
}

算法优化:

/*** 选择排序(优化:简化变量声明和交换元素操作)* @param array 需要排序的数组* @return 排序后的数组*/
public static int[] selectionSort(int[] array) {if (array.length == 0) return array;for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) { // 可以减少一次不必要的循环int minIndex = i;for (int j = i + 1; j < array.length; j++) { // 从i+1开始寻找,避免重复比较if (array[j] < array[minIndex]) minIndex = j;}// 使用数组元素直接交换,无需临时变量int temp = array[i];array[i] = array[minIndex];array[minIndex] = temp;}return array;
}

优化后:

时间复杂度:选择排序的时间复杂度是O(n^2),因为有两层嵌套循环,分别对n个元素执行了n次比较。
空间复杂度:由于我们只使用了几个临时变量,并未使用额外的数据结构来存储数据,所以空间复杂度是O(1)。

重构解释:

1. 减少循环次数:在外部循环中,我们不需要对最后一个元素再进行遍历查找最小值,因此将条件改为 i < array.length - 1。

2. 内部循环起始值设置为 i + 1:因为在每次内部循环开始时,当前的 array[i] 已经被假设为是最小值,所以我们只需要检查后面的元素即可。

3. 元素交换方式:虽然这里已经很简洁了,但其实可以进一步优化,采用原地交换的方式,即不借助临时变量 :

temp:array[i] ^= array[minIndex];
array[minIndex] ^= array[i];
array[i] ^= array[minIndex];

但这种写法可读性较差,通常情况下还是推荐使用标准的赋值交换。

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