北大青鸟北京,北大青鸟学校学术部:Java的排序之“选择排序”

北大青鸟北京北大青鸟学校学术部老师讲解:什么是选择排序?

北大青鸟北京北大青鸟学校解答:选择排序是常用内部排序的一种,常见的实现算法有直接选择排序算法和堆排序算法,选择排序的基本思想是每次从待排数据中选择第n小的数据放到排序列表的第n个位置,假如共有N个数据待排,那么经过N-1次排序后,待排数据就已经按照从小到大的顺序排列了。

  直接选择排序算法的思想比较简单:(假设数据放在一个数组a中,且数组的长度是N)

  1:从a[0]-a[N-1]中选出最小的数据,然后与a[0]交换位置

  2:从a[1]-a[N-1]中选出最小的数据,然后与a[1]交换位置(第1步结束后a[0]就是N个数的最小值)

  3:从a[2]-a[N-1]中选出最小的数据,然后与a[2]交换位置(第2步结束后a[1]就是N-1个数的最小值)

  以此类推,N-1次排序后,待排数据就已经按照从小到大的顺序排列了。

  直接选择排序的java实现如下:(北京北大青鸟学校)

view sourceprint?01 public static void selectionSort(int[] elements){ 

02         for(int i = 0; i < elements.length-1; ++i){ 

03             int k = i; 

04             for(int j = i; j < elements.length; ++j){ 

05                 if(elements[k] > elements[j]){ 

06                     k = j; 

07                 } 

08             } 

09             if(k != i){//交换元素 

10                 int temp = elements[i]; 

11                 elements[i] = elements[k]; 

12                 elements[k] = temp; 

13             } 

14         } 

15 }

  北大青鸟学校讲师提示:直接选择排序算法的思路很清晰,实现起来也比较简单,但是效率不是很高(O(n*n))。

  堆排序算法和直接选择排序算法最大的不同在于,堆排序算法充分利用大顶堆和完全二叉树的性质,保留每次排序后的结构,同时由于每次比较只是比较根节点和它的子节点,因此大大降低了比较的次数和交换的次数,从而提高效率,堆排序算法的时间复杂度是O(nlogn,以2为底)。

  堆排序算法的思想是:(假设数据放在一个数组a中,且数组的长度是N)(北京北大青鸟学校)

  1:以数组a为数据,建立一个大顶堆(这样对于二叉树的每个节点,根节点总是比子节点大,其实没必要要求二叉树的每个子树也是大顶堆)

  2:交换大顶堆的根节点和数组a中的最后一个节点(最后一个节点不在参与后边的工作)

  重复上边的工作,经过N-1次后,数组a已经排好序。

  堆排序算法的java实现如下:

view sourceprint?01 public static void heapSort(int[] elements){ 

02         for(int i = elements.length-1; i > 0; i--){ 

03             buildHeap(elements,i);//建堆 

04             swap(elements,0,i);//交换根节点和最后一个节点  (北京北大青鸟学校

05         } 

06 } 

07       

08 private static void buildHeap(int[] elements,int lastIndex){ 

09         int lastParentIndex = (lastIndex-1)/2;//获得最后一个父节点 

10         for(int i = lastParentIndex; i >=0; i--){ 

11             int parent = elements[i]; 

12             int leftChild = elements[i*2+1];//左节点肯定存在 

13             int rightChild = leftChild; 

14             if(i*2+2 <=lastIndex){ 

15                 rightChild = elements[i*2+2];//右节点不一定存在 

16             } 

17             int maxIndex = leftChild<rightChild?i*2+2:i*2+1; 

18             if(parent < elements[maxIndex]){ 

19                 swap(elements,i,maxIndex); 

20             } 

21         } 

22 } 

23       

24 private static void swap(int[] elements,int firstIndex,int secondIndex){ 

25         int temp = elements[firstIndex]; 

26         elements[firstIndex] = elements[secondIndex]; 

27         elements[secondIndex] = temp; 

28 }
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