演算法與資料結構系列 ( 三 ) - 選擇排序法- Select Sort

Tim-AutumnWind發表於2020-04-18
演算法資料結構排序
系列文章：
演算法與資料結構系列 ( 一 ) - 演算法的級別區分理解 演算法與資料結構系列 ( 二 ) - 實現前的基礎準備 演算法與資料結構系列 ( 三 ) - 選擇排序法- Select Sort

前言

首先我們玩的是比較經典的選擇排序
選擇排序也是我們本系列的第一個 O(n^2) 演算法
很多人認為最優的演算法是 O(n log n) 級別的演算法

這樣就衍生出了一個問題

為什麼要學習 O(n^2) 級別的演算法？

  • 基礎：
    O(n^2) 相對而言比較基礎，由簡入難。很多時候我們做專案，或者是做其他業務的時候。我們可能找不到最優的解決辦法，但是我們肯定會一種最簡單的辦法。我們先將功能實現，再進行優化。可能相對而言，會有一些效能上面的問題。但是隨著我們慢慢優化，我們也會慢慢找到新的，更優秀的方式
  • 容易實現：
    有些情況下，我們借用演算法的思想去做專案的時候。因為本身達不到 O(n log n) 級別，那麼這個時候，我們可以選擇相對簡單，和容易實現的級別。如： O(n^2)
  • 簡單有效：
    某些特殊情況下，簡潔有效
  • 由簡入難：
    簡單的排序演算法思想，可以衍生出複雜的排序演算法。這也是我寫這個系列的原因，可能很多人，做了好幾年的業務，也不一定用到演算法。但是你的某些行為可能恰恰就是演算法思想

廢話不多說，直接開始了

選擇排序，先簡單瞭解一下思路

  • 首先我們有這麼一段資料，我們需要將他們重新整合有序
    | 7 | 2 | 1 | 5 | 4 | 6 | 9 | 3 | 8 |
  • 用選擇排序的思路就是先找到，最小數 1
    | 7 | 2 | 1 | 5 | 4 | 6 | 9 | 3 | 8 |
  • 然後將現在的座標 1 的數值進行一次交換
    7 進行交換位置 1
  • 經過此次交換後，得到以下資料。並且 1 也是最終位置
    | 1 | 2 | 7 | 5 | 4 | 6 | 9 | 3 | 8 |
  • 然後我們再找到此時的最小數 2
    | 1 | 2 | 7 | 5 | 4 | 6 | 9 | 3 | 8 |
  • 我們發現 2, 就在最終位置。我們可以簡單一點，直接給他自己交換一次位置
    | 1 | 2 | 7 | 5 | 4 | 6 | 9 | 3 | 8 |
  • 然後我們繼續在當前資料中繼續尋找第三個，最小數 3，當前位置第一是 7
    | 1 | 2 | 7 | 5 | 4 | 6 | 9 | 3 | 8 |
  • 然後將現在的座標 3 的數值進行一次交換
    7 進行交換位置 3
  • 此時資料是這樣的
    | 1 | 2 | 3 | 5 | 4 | 6 | 9 | 7 | 8 |
  • 然後我們繼續在當前資料中繼續尋找第四個，最小數 4，當前位置第一是 5
  • 5 進行交換位置 4 ，此後一直以此類推，直至到底
    | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |

第一步

  • 生成陣列，同時把生成陣列的耗時記錄一下
    /** 記錄開始時間 */
$timeStart =   millisecond();
/** 生成一個 100 的隨機陣列，從 1 開始到 100 */
$sort =   generateSort($num,1,$num);
/** 記錄結束時間 */
$timeEnd =   millisecond();
/** 結束時間 - 開始時間，以後不再申明 */
var_dump('生成陣列需要時間：'. ($timeEnd - $timeStart) . " / ms");

第二步

  • 進行排序，同時把排序效能耗時記錄一下

  • tips： 在 php 當中，while 要比 for快一丟丟

  • 至於為什麼這裡用 for，可能是博主不會用while 吧

    /**
* 選擇排序操作方法 - for
* @param $sort
* @param $n
* @return mixed
*/
function get_select_sort_for($sort,$n){
  /** 將資料迴圈一次 */
  for($i = 0;$i < $n;$i++){
      /** 尋找資料中的最小值，同時跨過第一個元素 */
      for($j = $i + 1;$j < $n;$j++){
          /** 通過迴圈對比得到最小值 */
          if($sort[$i] > $sort[$j]){
              /** 
                * 將最小值和當前的第一個元素進行位置交換
                * php 沒有位置交換的函式，所以簡單一點，先取出，再覆蓋
                */
              $item = $sort[$i];
              $sort[$i]   = $sort[$j];
              $sort[$j]   = $item;
          }
      }
  }  
  return $sort;
}

  • 博主不會用while

    /**
* 選擇排序操作方法 - while
* @param $sort
* @param $n
* @return mixed
*/
function get_select_sort_while($sort,$n){
  $i = 0;
  while($i < $n){
      $j = $i + 1;
      while($j < $n){
          if($sort[$i] > $sort[$j]){
              $item = $sort[$i];
              $sort[$i]   = $sort[$j];
              $sort[$j]   = $item;
          }
      $j++;
      }
  $i++;
  }
  return $sort;
}

第三步

  • 驗證陣列是否正確，記錄時間
    /** 記錄排序開始時間 */
$sortStart   =   millisecond();
/** 呼叫上面的排序方法 */
$result =   get_select_sort_for($sort,$num);
/** 記錄排序結束時間 */
$sortEnd = millisecond();
var_dump('排序耗時：'. ($sortEnd - $sortStart) . " / ms");
/** 驗證是否有序 */
$msg    =   isSort($result) ? 'Yes':'No';
var_dump('排序是否正確 ? ：' . $msg);
var_dump('本次排序大小：'. $num);

    第四步

  • 基本就是這樣，簡簡單單的完成了。
  • 如果有疑問，或者寫錯的地方，請在下面評論留言
  • 大家加油
本作品採用《CC 協議》，轉載必須註明作者和本文連結

相關文章