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# 选择排序
<u>选择排序selection sort</u>的工作原理非常简单:开启一个循环,每轮从未排序区间选择最小的元素,将其放到已排序区间的末尾。
2023-05-24 11:45:52 +08:00
设数组的长度为 $n$ ,选择排序的算法流程如下图所示。
1. 初始状态下,所有元素未排序,即未排序(索引)区间为 $[0, n-1]$ 。
2. 选取区间 $[0, n-1]$ 中的最小元素,将其与索引 $0$ 处的元素交换。完成后,数组前 1 个元素已排序。
3. 选取区间 $[1, n-1]$ 中的最小元素,将其与索引 $1$ 处的元素交换。完成后,数组前 2 个元素已排序。
4. 以此类推。经过 $n - 1$ 轮选择与交换后,数组前 $n - 1$ 个元素已排序。
5. 仅剩的一个元素必定是最大元素,无须排序,因此数组排序完成。
=== "<1>"
![选择排序步骤](selection_sort.assets/selection_sort_step1.png)
=== "<2>"
![selection_sort_step2](selection_sort.assets/selection_sort_step2.png)
=== "<3>"
![selection_sort_step3](selection_sort.assets/selection_sort_step3.png)
=== "<4>"
![selection_sort_step4](selection_sort.assets/selection_sort_step4.png)
=== "<5>"
![selection_sort_step5](selection_sort.assets/selection_sort_step5.png)
=== "<6>"
![selection_sort_step6](selection_sort.assets/selection_sort_step6.png)
=== "<7>"
![selection_sort_step7](selection_sort.assets/selection_sort_step7.png)
=== "<8>"
![selection_sort_step8](selection_sort.assets/selection_sort_step8.png)
=== "<9>"
![selection_sort_step9](selection_sort.assets/selection_sort_step9.png)
=== "<10>"
![selection_sort_step10](selection_sort.assets/selection_sort_step10.png)
=== "<11>"
![selection_sort_step11](selection_sort.assets/selection_sort_step11.png)
在代码中,我们用 $k$ 来记录未排序区间内的最小元素:
```src
[file]{selection_sort}-[class]{}-[func]{selection_sort}
```
## 算法特性
2023-08-27 23:40:39 +08:00
- **时间复杂度为 $O(n^2)$、非自适应排序**:外循环共 $n - 1$ 轮,第一轮的未排序区间长度为 $n$ ,最后一轮的未排序区间长度为 $2$ ,即各轮外循环分别包含 $n$、$n - 1$、$\dots$、$3$、$2$ 轮内循环,求和为 $\frac{(n - 1)(n + 2)}{2}$ 。
- **空间复杂度为 $O(1)$、原地排序**:指针 $i$ 和 $j$ 使用常数大小的额外空间。
- **非稳定排序**:如下图所示,元素 `nums[i]` 有可能被交换至与其相等的元素的右边,导致两者的相对顺序发生改变。
2023-05-24 00:44:55 +08:00
![选择排序非稳定示例](selection_sort.assets/selection_sort_instability.png)