選択ソートアルゴリズムを理解する (Java の例付き)

選択の並べ替え: ステップバイステップガイド

選択ソートは、単純なソート アルゴリズムです。 リストの未ソート部分から最小の要素を繰り返し検索し、それを先頭に配置します。このプロセスは、リスト全体が並べ替えられるまで続きます。

選択の並べ替えの仕組み

この配列を昇順に並べ替える例を示してみましょう:

反復 1:

目標は、最小の要素を先頭に配置することです。最初の要素が最小であると仮定することから始めます。

現在の最小値と後続の各要素を比較し、より小さい要素が見つかった場合は最小値を更新します。

これは、実際の最小値が特定されるまで続きます。

最後に、最小要素と最初の要素を交換します。

最初の要素がソートされました。 後続の反復では、ソートされていない部分のみが考慮されます。

後続の反復:

このプロセスは、ソートされていない残りの要素ごとに繰り返されます。

アルゴリズムは n-1 回反復します (n は配列の長さです)。 5 回目の反復後 (6 要素配列の場合)、最後の要素が暗黙的に並べ替えられます。

選択ソートの実装 (Java):

import java.util.Arrays;

public class SelectionSortTest {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {8, 2, 6, 4, 9, 1};
        System.out.println("Unsorted array: " + Arrays.toString(arr));
        selectionSort(arr);
        System.out.println("Sorted array: " + Arrays.toString(arr));
    }

    public static void selectionSort(int[] arr) {
        int size = arr.length;

        // Iterate through the array size-1 times
        for (int i = 0; i < size - 1; i++) {
            int minIndex = i;
            // Find the minimum element in the unsorted part
            for (int j = i + 1; j < size; j++) {
                if (arr[j] < arr[minIndex]) {
                    minIndex = j;
                }
            }
            // Swap the minimum element with the first unsorted element
            int temp = arr[minIndex];
            arr[minIndex] = arr[i];
            arr[i] = temp;
        }
    }
}

出力:

ソートされていない配列: [8, 2, 6, 4, 9, 1] ソートされた配列: [1, 2, 4, 6, 8, 9]

複雑さの分析:

• 時間計算量: すべてのケース (最良、平均、最悪) で O(n²)。 ネストされたループは、入力順序に関係なく、常に固定回数実行されます。
• 空間の複雑さ: O(1)。 これはインプレース アルゴリズムであり、一定の追加スペースが必要です。

結論:

Selection Sort の時間計算量は O(n²) であるため、大規模なデータセットでは非効率的になります。 小規模な配列や、パフォーマンスよりもシンプルさが優先される状況に最適です。

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