iOS-選擇排序(Selection sort)

選擇排序

時間復雜度:O(n2)
穩定性:不穩定

選擇排序是一種簡單直觀的排序算法,無論什么數據進去都是 O(n2) 的時間復雜度。所以用到它的時候,數據規模越小越好。唯一的好處可能就是不占用額外的內存空間了吧。

算法步驟

  1. 在未排序的序列中遍歷找到最小的元素,放到已排序的序列末;
    起始整個序列都是未排序的,已排序的序列個數為0,經過第一輪遍歷,已排序的序列中有一個最小的元素
  2. 再從剩余未排序元素中繼續尋找最小的元素,然后繼續放到已排序的序列末;
    剩余未排序元素中最小的元素,是整個序列中第2小的元素,經過第二輪遍歷,已排序的序列中有兩個最小的元素
  3. 重復第2步,直至所有元素均排序完成。
selectionSort.gif

時間復雜度分析

假設序列有n個元素n>1,根據算法步驟,第1輪需在n個元素中遍歷n次查找到最小的元素,第2輪需在剩余的(n-1)個元素中遍歷(n-1)次找到最小的元素,… 第n-1輪需在剩余的2個元素中找到最小的元素,第n輪剩余1個元素放在已排序元素的末尾。

函數表達式為:
f(n) = n+(n-1)+…+2+1
f(n) = (n+1)*n/2
f(n) = (n2+n)/2

用大O表示法,忽略常量、低階和常數系數。

時間復雜度為:O(n2)

算法代碼(Swift)

func selectionSort(numbers: [Int]) -> [Int] {
    
    var sortedNumbers = numbers
    
    for i in 0..<(sortedNumbers.count-1) {
        
        print("\(sortedNumbers) (\(i)th circle begin)");
        
        var minIndex = i
        print("minIndex init with \(i)")
        
        for index in (i+1)..<sortedNumbers.count {
            
            if sortedNumbers[index] < sortedNumbers[minIndex] {
                minIndex = index
                print("minIndex changed to \(minIndex)")
            }
        }
        
        if minIndex != i {
            sortedNumbers.swap(minIndex, i)
            print("swap at \(minIndex) and \(i)")
        }
        
        print("")
    }
    
    return sortedNumbers
}

let numbers = [1, 4, 3, 2, 0, 5, 6, 7, 8, 9]
print("\(numbers) (random numbers)\n")

let sortedNumbers = selectionSort(numbers: numbers)
print("\(sortedNumbers) (selection sort result)\n")

終端打印結果:

[1, 4, 3, 2, 0, 5, 6, 7, 8, 9] (random numbers)

[1, 4, 3, 2, 0, 5, 6, 7, 8, 9] (0th circle begin)
minIndex init with 0
minIndex changed to 4
swap at 4 and 0

[0, 4, 3, 2, 1, 5, 6, 7, 8, 9] (1th circle begin)
minIndex init with 1
minIndex changed to 2
minIndex changed to 3
minIndex changed to 4
swap at 4 and 1

[0, 1, 3, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9] (2th circle begin)
minIndex init with 2
minIndex changed to 3
swap at 3 and 2

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] (3th circle begin)
minIndex init with 3

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] (4th circle begin)
minIndex init with 4

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] (5th circle begin)
minIndex init with 5

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] (6th circle begin)
minIndex init with 6

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] (7th circle begin)
minIndex init with 7

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] (8th circle begin)
minIndex init with 8

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] (selection sort result)

為什么“選擇排序”是不穩定的?

網上搜了一下,很多都說得云里霧里的,下面舉個栗子??說明:

假設某學校積分入學剩余2個學位,A、B、C三位學生先后報名,積分分別為[A(90), B(90), C(100)],積分從高到低排序,前兩名獲得入學資格,如果使用選擇排序:
第一輪排序會將AC交換,變成[C(100), B(90), A(90)],此時排序已完成;
A、B同積分,但原來A比B優先報名的,本應優先取得入學資格,排序后卻變成了B在A的前面,現實中必然是不公平的。

因此可以看出,選擇排序不穩定的。

參考資料

RUNOOB.COM-1.2 選擇排序

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