排序算法：选择排序，golang实现

news2024/11/14 12:09:46

前言

选择排序

代码示例

1. 算法包

2. 选择排序代码

3. 模拟排序

4. 运行程序

5. 从大到小排序

循环细节

外层循环

内层循环

总结

循环次数测试

假如 10 条数据进行排序

假如 20 条数据进行排序

假如 30 条数据进行排序

选择排序的适用场景

1. 数据规模非常小

2. 稳定性不重要

3. 几乎全部数据已排序

4. 教育目的

前言

在实际场景中，选择合适的排序算法对于提高程序的效率和性能至关重要，本节课主要讲解"选择排序"的适用场景及代码实现。

选择排序

选择排序(Selection Sort) 是一种简单直观的排序算法，它的工作原理是：首先在未排序序列中找到最小(大)元素，存放到排序序列的起始位置，然后，再从剩余未排序元素中继续寻找最小(大)元素，然后放到已排序序列的末尾。以此类推，直到所有元素均排序完毕。

代码示例

下面我们使用Go语言实现一个选择排序：

1. 算法包

创建一个 pkg/algorithm.go

mkdir pkg/algorithm.go

(如果看过上节课的冒泡排序，则已存在该文件，我们就不需要再创建了)

2. 选择排序代码

打开 pkg/algorithm.go 文件，代码如下

从小到大 排序

package pkg

// BubbleSort 冒泡排序
...

// SelectionSort 选择排序
func SelectionSort(arr []int) {
	n := len(arr) // 获取切片长度
	for i := 0; i < n-1; i++ {
		// 假设当前位置是最小的
		minIndex := i
		// 遍历未排序的部分，寻找真正的最小值的索引
		for j := i + 1; j < n; j++ {
			if arr[j] < arr[minIndex] {
				minIndex = j
			}
		}
		// 如果找到更小的数，就交换
		arr[i], arr[minIndex] = arr[minIndex], arr[i]
	}
}

3. 模拟排序

打开 main.go 文件，代码如下：

package main

import (
	"demo/pkg"
	"fmt"
)

func main() {
	// 定义一个切片，这里我们模拟 10 个元素
	arr := []int{789, 59, 1500, 847, 633, 2456, 901, 2, 752, 100}
	fmt.Println("Original data:", arr) // 先打印原始数据
	pkg.SelectionSort(arr)             // 调用选择排序
	fmt.Println("New data:  ", arr)    // 后打印排序后的数据
}

4. 运行程序

打开终端，我们运行 go ：

go run main.go

能发现， Original data 后打印的数据，正是我们代码中定义的切片数据，顺序也是一致的。

New Data 后打印的数据，则是经过选择排序后的数据，是从小到大的。

5. 从大到小排序

如果需要从大到小排序也是可以的，在代码里，将两个元素比较的大于符号改成小于符号即可。

修改 pkg/algorithm.go 文件：

package pkg

// BubbleSort 冒泡排序
...

// SelectionSort 选择排序
func SelectionSort(arr []int) {
	n := len(arr) // 获取切片长度
	for i := 0; i < n-1; i++ {
		// 假设当前位置是最小的
		minIndex := i
		// 遍历未排序的部分，寻找真正的最小值的索引
		for j := i + 1; j < n; j++ {
			if arr[j] > arr[minIndex] {
				minIndex = j
			}
		}
		// 如果找到更小的数，就交换
		arr[i], arr[minIndex] = arr[minIndex], arr[i]
	}
}

只需要一丁点的代码即可

从 package pkg 算第一行，上面示例中在第十四行代码中，我们将 "<" 改成了 ">" ，这样就变成了从大到小排序了

补充：

代码里还有一处可以完善，在最后两个数进行交换时

思考一下这一行代码：

arr[i], arr[minIndex] = arr[minIndex], arr[i]

如果，arr[minIndex] 和 arr[i] 这两个数是相同的，那么还有必要进行交换吗？

当然是可以不用交换，所以我们可以再加上一个判断：

// 如果它们不相等
if arr[minIndex] != arr[i] {
    // 如果找到更小的数，就交换
    arr[i], arr[minIndex] = arr[minIndex], arr[i]
}

循环细节

在选择排序算法中，外层循环和内层循环扮演着至关重要的角色，它们共同协作以实现对整个数组的排序。下面是这两个循环的详细说明

外层循环

目的：外层循环负责控制排序的轮次。对于包含 n 个元素的数组，外层循环需要进行 n - 1 轮排序(因为当只剩下一个元素时，它自然就是排序好的)。每一轮排序都会从未排序的部分找到一个最小(或最大)的元素，并将其放到已排序部分的末尾
起始与结束：外层循环通常从一个起始索引(如 0)开始，直到达到数组长度减 1 (n - 1) 的索引结束。这是因为当外层循环到达 n - 1 时，所有元素都已经排好序，只剩下最后一个元素(即索引为 n - 1 的元素)，它自然就是已排序的
作用：在每一轮排序开始时，外层循环的索引(假设为 i )代表当前已排序部分的末尾。然后，内层循环会从未排序的部分(即索引 i + 1 到 n - 1 的部分)中找到一个最小(或最大)元素的索引，并与索引 i 处的元素进行可能的交换

内层循环

目的：内层循环负责在每一轮排序中，从未排序的部分找到最小(或最大)元素的索引。一旦找到，就可能与当前轮次的外层循环索引处的元素进行交换(如果它们不是同一个元素的话)
起始与结束：内层循环的起始索引通常是外层循环索引的下一个位置(即 i + 1)，而结束索引是数组的最后一个元素(即 n - 1)。这是因为内层循环需要遍历整个未排序的部分来找到最小(或最大)的元素
作用：在每一轮外层循环中，内层循环都会遍历未排序的部分，通常比较来找到最小(或最大)元素的索引。这个索引会被存储在某个变量中(如 minIndex)，以便在遍历结束后与外层循环索引处的元素进行可能的交换
交换：如果内层循环找到了一个比外层循环索引处更小的元素(即 minIndex 不等于外层循环的索引 i )，那么就需要进行交换操作，将这两个元素的位置互换。这样，外层循环索引处的元素就变成了当前轮次中未排序部分的最小(或最大)元素，被正确地放置在了已排序部分的末尾