python 选择排序(Selection Sort)
选择排序(Selection Sort)
选择排序是一种简单的排序算法。它的基本思想是:每次从未排序的部分中选择最小(或最大)的元素,将其放到已排序部分的末尾。重复这个过程,直到所有元素都被排序。
选择排序的步骤:
- 找到最小元素:在未排序部分中找到最小的元素。
- 交换位置:将最小元素与未排序部分的第一个元素交换位置。
- 重复过程:重复上述步骤,直到所有元素都被排序。
时间复杂度:
- 最坏情况:O(n²)
- 最好情况:O(n²)
- 平均情况:O(n²)
选择排序的时间复杂度始终是 O(n²),因为它每次都需要遍历未排序部分来找到最小元素。
空间复杂度:
- O(1) —— 选择排序是一种原地排序算法,不需要额外的存储空间。
Python 实现
def selection_sort(arr):n = len(arr)for i in range(n):# 假设当前索引 i 的元素是最小的min_idx = i# 在未排序部分中找到最小元素的索引for j in range(i+1, n):if arr[j] < arr[min_idx]:min_idx = j# 将最小元素与未排序部分的第一个元素交换arr[i], arr[min_idx] = arr[min_idx], arr[i]return arr# 示例使用
arr = [64, 25, 12, 22, 11]
sorted_arr = selection_sort(arr)
print("排序后的数组:", sorted_arr)
输出结果
排序后的数组: [11, 12, 22, 25, 64]
选择排序的详细过程
以数组 [64, 25, 12, 22, 11]
为例:
-
第一轮:
- 找到最小元素
11
,与第一个元素64
交换。 - 数组变为
[11, 25, 12, 22, 64]
。
- 找到最小元素
-
第二轮:
- 在未排序部分
[25, 12, 22, 64]
中找到最小元素12
,与第二个元素25
交换。 - 数组变为
[11, 12, 25, 22, 64]
。
- 在未排序部分
-
第三轮:
- 在未排序部分
[25, 22, 64]
中找到最小元素22
,与第三个元素25
交换。 - 数组变为
[11, 12, 22, 25, 64]
。
- 在未排序部分
-
第四轮:
- 在未排序部分
[25, 64]
中找到最小元素25
,与第四个元素25
交换(无需交换)。 - 数组保持不变
[11, 12, 22, 25, 64]
。
- 在未排序部分
-
第五轮:
- 最后一个元素
64
已经位于正确位置。 - 排序完成。
- 最后一个元素
选择排序的优缺点
优点:
- 实现简单,易于理解。
- 对于小规模数据排序效果较好。
- 交换次数较少,最多交换
n-1
次。
缺点:
- 时间复杂度较高,不适合处理大规模数据。
- 无论输入数据是否有序,时间复杂度始终为 O(n²)。
选择排序虽然简单,但在实际应用中由于其较高的时间复杂度,通常不用于处理大规模数据。
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