选择排序

选择排序

思路

1. <font face=黑体>在需要排序的数据域中，先把最小的拿出来，放在合适的位置；
2. <font face=黑体>剩下的，再把最小的拿出来，放在合适的位置；
3. <font face=黑体>剩下的，再把最小的拿出来，放在合适的位置；
4. <font face=黑体>...

<font face=黑体 color = red>每次选择还没有处理的元素里最小的元素。

注意

<font face=黑体>选择排序是可以原地排序的，即不需要开辟额外的空间。

代码实现

public class SelectionSort {

    private SelectionSort() {
    }

    /**
     * 选择排序1（从头到尾遍历）
     * @param arr
     * @param <E>
     */
    public static <E extends Comparable<E>> void sort(E[] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            // 选择 arr[i...n) 中的最小值的索引
            int minIndex = i;
            for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
                if (arr[j].compareTo(arr[minIndex]) < 0) {
                    minIndex = j;
                }
            }
            swap(arr, i, minIndex);
        }
    }

    /**
     * 选择排序2（从尾到头遍历）
     * @param arr
     * @param <E>
     */
    public static <E extends Comparable<E>> void sort1(E[] arr) {
        for (int i = arr.length - 1; i >= 0 ; i--) {
            int maxIndex = i;
            for (int j = i; j >= 0 ; j--) {
                if (arr[j].compareTo(arr[maxIndex]) > 0) {
                    swap(arr, i, maxIndex);
                }
            }
        }
    }

    // 交换
    private static <E> void swap(E[] arr, int i, int j) {
        E temp = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = temp;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] dataSize = {10000, 100000};

        for (int n : dataSize) {
            Integer[] arr = ArrayGenerator.generateRandomArray(n, n);
            SortingHelper.sortTest("SelectionSort", arr);
        }
    }
}

运行结果

<font face=黑体>选择排序是一个时间复杂度为 O(n^2) 的排序算法，所以当 n 增大 10 倍的时候，排序所需时间差不多差不多增加了 100 倍，运行结果如下所示：

_
<font face=黑体>以下是上述代码中用到的两个类:

ArrayGenerator

<font face=黑体>作用主要是生成随机的数组，具体如下所示：

public class ArrayGenerator {

    private ArrayGenerator() {
    }

    /**
     * 生成长度为 n 的有序数组
     *
     * @param n
     * @return
     */
    public static Integer[] generateOrderedArray(int n) {
        Integer[] arr = new Integer[n];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = i;
        }
        return arr;
    }

    /**
     * 生成长度为 n 的随机数组，每个数字的范围是[0, bound)
     *
     * @param n
     * @param bound
     * @return
     */
    public static Integer[] generateRandomArray(int n, int bound) {
        Integer[] arr = new Integer[n];
        Random rnd = new Random();
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            arr[i] = rnd.nextInt(bound);
        }
        return arr;
    }
}

SortingHelper

<font face=黑体>作用主要是测试各种排序算法的性能，具体如下所示：

public class SortingHelper {

    private SortingHelper() {
    }

    /**
     * 判断一个数组是否有序
     *
     * @param arr
     * @param <E>
     * @return
     */
    public static <E extends Comparable<E>> boolean isSorted(E[] arr) {
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            if (arr[i - 1].compareTo(arr[i]) > 0) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    /**
     * 测试排序算法的性能
     *
     * @param sortName
     * @param arr
     * @param <E>
     */
    public static <E extends Comparable<E>> void sortTest(String sortName, E[] arr) {

        long startTime = System.nanoTime();
        if (sortName.equals("SelectionSort")) {
            SelectionSort.sort(arr);
        } else if (sortName.equals("InsertionSort")) {
            InsertionSort.sort(arr);
        } else if (sortName.equals("InsertionSort2")) {
            InsertionSort.sort2(arr);
        }
        long endTime = System.nanoTime();

        double time = (endTime - startTime) / 1000000000.0;

        if (!SortingHelper.isSorted(arr)) {
            throw new RuntimeException(sortName + " failed");
        }
        System.out.println(String.format("%s , n = %d : %f s", sortName, arr.length, time));
    }
}