【從頭學數據結構和算法】選擇排序及其優化（c++實現）

c++實現的選擇排序及其優化

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• 普通選擇排序
• 優化1：一次找最大最小兩值
• 測試
• 完整代碼

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普通選擇排序

原理

每次從爲排序區間選擇一個最小的數據與前面的交換。

性質

• 時間複雜度
  ——最好、最壞和平均：O（n^2）
• 空間複雜度
  ——O（1）：原地排序
• 穩定性
  ——不穩定！！！

代碼

template<typename T> 
void select_sort0(T *a, int len) {
	// 首先檢查數據的合法性（TODO 不完善）.
	if (a == NULL || len <= 1) {
		return;
	}
	
	int min = 0;	// 當前待排序的數據中最小值的下標 
	int j = 0;		// 內層循環（移動數據）計數變量   
	T temp = 0;		// 用於數據交換的臨時變量 
	
	// 對未排序區間進行遍歷 
	for (int i = 0; i < len; ++i) {
		min = i;
		// 在未排序區間中查找最小值 
		for (j = i+1; j < len; ++j) {
			if (a[j] < a[min]) {
				// 更新最小值下標 
				min = j; 
			}
		}  
		// 數據交換 
		temp = a[i];
		a[i] = a[min];
		a[min] = temp; 
	} 
} 

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優化1：一次找最大最小兩值

原理

與普通的相同，只不過每次找最小和最大兩值，然後交換兩端的數據

性質

• 時間複雜度
  ——最好、最壞和平均：O（n^2）【耗時是普通方法的一半左右】
• 空間複雜度
  ——O（1）：原地排序
• 穩定性
  ——不穩定！！！

代碼

template<typename T> 
void select_sort1(T *a, int len) {
	// 首先檢查數據的合法性（TODO 不完善）.
	if (a == NULL || len <= 1) {
		return;
	}
	
	int min = 0;	// 當前待排序的數據中最小值的下標 
	int max = 0; 	// 當前待排序的數據中最小值的下標 
	int j = 0;		// 內層循環（移動數據）計數變量
	int k = len;   	// 記錄已排序空間中最大值的交換位 
	T temp = 0;		// 用於數據交換的臨時變量 
	
	// 對未排序區間進行遍歷 (每次更新頭尾的位置)
	for (int i = 0; i < k; ++i,--k) {
		min = i;
		max = i; 
		// 在未排序區間中查找最小值和最小值 
		for (j = i+1; j < k; ++j) {
			if (a[j] < a[min]) {
				// 更新最小值下標
				min = j; 
			}
			if (a[j] > a[max]) {
				// 更新最大值下標 
				max = j;
			} 
		} 
		if (min != i) {
			// 數據交換-最小值 
			temp = a[i];
			a[i] = a[min];
			a[min] = temp; 
		} 
		if (max == i) {
			// 防止之前的已經被換掉
			max = min; 
		}
		if (max != k-1) {
			// 數據交換-最大值 
			temp = a[k-1];  
			a[k-1] = a[max];
			a[max] = temp;	
		} 
	} 
} 

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測試

以20000個整數進行測試，記錄時間，同時assert是否與algorithm中sort結果相同。測試代碼略，可見完整代碼中。
測試結果時間（同時，assert未報錯）如下圖所示：
![在這裏插入圖片描述]
可見，優化效率提升基本接近於2倍，而且選擇排序本身也比冒泡排序要快（詳情見【從頭學數據結構和算法】冒泡排序及其優化（c++實現）

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完整代碼

排序及優化及測試 完整代碼在：
https://github.com/zhangdanzhu/basic_data-structure_algorithm/blob/master/sort/cpp/selection_sort.cpp