选择排序法的实现与分析

什么是选择排序法?

选择排序,就是把要排序的含有N个元素的一组记录进行分趟比较,在每一趟的记录(无序序列)中选择最小(或最大)的值作为 有序序列 中第 I(I=1,2,…,N-1)个记录。通过比较交换后得到的有序序列即为选择排序的结果。

举个“栗子”,从小到大选择排序,有一组数A= {55,60,13,23,19,8}
1 趟比较:
原数列就是一组无序序列,经过比较,最后一个元素“8”最小,故将其跟第1个元素“55”交换,作为有序序列 {8} 的第1个记录。
2 趟比较:
从无序序列 {60,13,23,19,55} 中比较得出元素“13”最小,交换后得到有序序列 {8,13}
如此类推,得出最后的有序序列 {8,13,19,23,55,60} 即为选择排序结果。


我们来看看代码(在 Java 环境运行):

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import javax.swing.JOptionPane;
public class SelectSort { //用选择排序法由小到大排序
public static void main(String[] args) {
int count = 0,count_swap=0, j,ins, index, temp, min;
String s=JOptionPane.showInputDialog("请输入数组个数:");
ins=Integer.valueOf(s);
int []arr=new int[ins];
for(int num=0;num<arr.length;num++) {
arr[num]=Integer.valueOf(JOptionPane.showInputDialog("请输入第"+(num+1)+"个数:"));
}
System.out.println("输入数组:");
for (int a : arr) {
System.out.print(a + " ");
}
System.out.println();
System.out.println("执行过程:");
for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
min = arr[i];
index = i;
for (j = i + 1; j < arr.length; j++) {
if (arr[j] < min) {
min = arr[j];
index = j;
}
count += 1;
}
if (index != i) {
temp = arr[i];
arr[i] = arr[index];
arr[index] = temp;
count_swap+=1;
for (int a : arr) {
System.out.print(a + " ");
}
System.out.print(" 第"+count_swap + "次交换");
System.out.println();
}
}
if(count_swap==0) {
System.out.println("已是排序数组,无需执行");
}
System.out.println("排序结果:");
for (int k : arr) {
System.out.print(k + " ");
}
System.out.print(" " + "共交换" + count_swap + "次"+"," + "共比较" + count + "次");
}
}
运行结果:

输入数组: 55 60 13 23 19 8

执行过程: 8 60 13 23 19 55       第1次交换
                    8 13 60 23 19 55       第2次交换
                    8 13 19 23 60 55       第3次交换

排序结果:    8 13 19 23 55 60       共交换4次,共比较15次


算法分析:

首先将整个数组分别划分为以第1个、第2个…第n-1个数开头到最后一个数的比较区域,共有n-1个。接着在每个比较区域里找出最小值,若最小值的位置不在比较区域之首,则将其第1个数和最小值交换;若无,则不交换。在含有x个数的比较区域中,必定涉及x-1次比较,次数与最小值出现的位置无关

接下来,记录分别为5-10个元素的数组,做进一步分析:

记录图


由统计数据可知:

  1. 对n个不同随即序列的数进行选择排序,比较次数是恒定的,与原数组排列顺序无关。n越大,比较次数越多,规模越大。通过记录不难发现,存在这种关系:比较次数 c=n(n–1)/2, (n>0)

  2. 交换次数由原数组的有序程度决定。有序程度越高,交换次数越少

  3. 多次测试总结得出,运行结果是否与分析结果一致。

如有不对的地方,欢迎指正,谢谢!

文章作者: Geolage Wu
文章链接: https://geolage.github.io/blog/2017/09/25/选择排序法的实现与分析/
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