選擇排序是一種非常簡單的排序演算法，就是在序列中依次選擇最大（或者最小）的數，並將其放到待排序的數列的起始位置。

簡單選擇排序的原理

簡單選擇排序的原理非常簡單，即在待排序的數列中尋找最大（或者最小）的一個數，與第 1 個元素進行交換，接著在剩餘的待排序的數列中繼續找最大（最小）的一個數，與第 2 個元素交換。以此類推，一直到待排序的數列中只有一個元素時為止。

也就是說，簡單選擇排序可分為兩部分，一部分是選擇待排序的數列中最小的一個數，另一部分是讓這個數與待排序的數列部分的第1個數進行交換，直到待排序的數列只有一個元素，至此整個數列有序。

這個演算法非常簡單，其排序過程如圖 1 所示。


圖 1 簡單選擇排序的排序過程
其中的方框部分為待排序的數列部分，雙下畫線的元素為待排序的數列中最小的元素，單下畫線的元素為待排序的數列的首元素，每一趟讓它們進行交換，最終得到有序數列。

簡單選擇排序的實現

簡單選擇排序的實現程式碼如下：

public class SelectSort {
    private int[] array;
    public SelectSort(int[] array) {
        this.array = array;
    }
   
    public void sort() {
        int length = array.length;
        for (int i = 0; i < length; i++) {
            int minIndex = i;
           
            for (int j = i + 1; j < array.length; j++) {
                if (array[j] < array[minIndex]) {
                    minIndex = j;
                }
            }
           
            if (minIndex != i) {
                int temp = array[minIndex];
                array[minIndex] = array[i];
                array[i] = temp;
            }
        }
    }
   
    public void print() {
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            System.out.println(array[i]);
        }
    }
}

通過程式碼，我們發現這個演算法其實挺爛的，而且應該有可以優化的方法，這裡先賣個關子。測試程式碼如下：

public class SortTest {
    public static void main(String[] args) {
        testSelectSort();
    }
    /**
     * 簡單選擇排序
     */
    private static void testSelectSort() {
        int[] array = {5, 9, 1, 9, 5, 3, 7, 6, 1};
        SelectSort selectSort = new SelectSort(array);
        selectSort.sort();
        selectSort.print();
    }
}

選擇排序的特點及效能

由於在簡單選擇排序中，我們一般在原本的待排序的陣列上排序並交換，基本上使用的都是常量級的額外空間，所以其空間複雜度是 O(1)。

在最好的情況下，每次要找的最大（或者最小）的元素就是待排序的數列的第1個元素，也就是說數列本身有序，這樣我們只需要一次遍歷且不需要交換，即可實現一趟排序；而在最壞的情況下，每次在數列中要找的元素都不是第 1 個元素，每次需要交換。比較的次數只與數列的長度有關，而在外部要遍歷整個數列，也與長度有關，所以這樣的雙重迴圈不管在什麼情況下，時間複雜度都是 O(n2)。

但由於選擇排序不需要一個一個地向前移動，而是直接交換，而比較所消耗的 CPU 要比交換所消耗的 CPU 小一些，所以選擇排序的時間複雜度相對於氣泡排序會好一些。

在穩定性方面，對於數列 6、6、1 來說，首先需要找到最小的一個元素與第 1 個元素進行交換，這時數列變為 1、6、6，我們發現兩個 6 的順序已經變了，所以選擇排序是一個不穩定的排序演算法。

簡單選擇排序的優化

通過選擇排序的思想，我們知道選擇排序的一個重要步驟是在待排序的數列中尋找最大（或者最小）的一個元素，那麼如何尋找這個元素就成為一個可以優化的點。

另外，我們每次都要尋找兩個值中一個是最大值，一個是最小值。這時如果需要將數列從小到大排列，就要把最小值與待排序的數列的第1個元素進行交換，把最大值與待排序的數列的最後一個元素進行交換。這樣我們一次就能尋找兩個元素，使外層迴圈的時間縮短了一半，效能也提高了很多。而且通過一次遍歷就可以直接找出兩個最值，並沒有其他效能損耗。這種一次找兩個值的選擇排序的演算法實現，留給讀者自己去嘗試。

選擇排序的適用場景

簡單選擇排序並不很常用，它只是選擇排序的一個思想基礎，選擇排序還有其他方案可以實現。在理解了簡單選擇排序之後，我們就更容易理解和學習其他方案了。選擇排序的用途非常廣泛，之後我們繼續講解如何使用它們。