CHAPTER 4. 정렬

1. 선택정렬

• 매번 가장 작은 것을 선택한다.
• 시간복잡도 : O(N^2)
• 동작
  • 7 5 9 0 3 ...
  • 7(선택) 5 9 0 3 ... > 나머지 중에서 가장 작은것 선택해서 (7)과 교환
• 특징
  • 스와프 이용

import java.util.*;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        int n = 10;
        int[] arr = {7, 5, 9, 0, 3, 1, 6, 2, 4, 8};

        for (int i = 0; i < n; i++) {
            int min_index = i; // 가장 작은 원소의 인덱스 
            for (int j = i + 1; j < n; j++) {
                if (arr[min_index] > arr[j]) {
                    min_index = j;
                }
            }
            // 스와프
            int temp = arr[i];
            arr[i] = arr[min_index];
            arr[min_index] = temp;
        }

        for(int i = 0; i < n; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
    }

}

2. 삽입정렬

• 적절한 위치에 삽입힌다.
• 시간복잡도 : O(N) ~ O(N^2)
• 동작
  • 7 5 9 0 3 ...
  • 7(이미 정렬) 5(삽입할 숫자) 9 0 3 ...
  • (삽입할 숫자)5를 (이미 정렬)7의 앞 또는 뒤에 삽입
• 특징
  • 이미 정렬되어 있다면 빠르다.  (<-> 퀵 정렬과 반대)
  • 해당 값보다 작은 값이 나온다면, 이미 정렬되어 있기 때문에 더이상 비교할 필요가 없다

import java.util.*;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        int n = 10;
        int[] arr = {7, 5, 9, 0, 3, 1, 6, 2, 4, 8};

        for (int i = 1; i < n; i++) {
            // 인덱스 i부터 1까지 감소하며 반복하는 문법
            for (int j = i; j > 0; j--) {
                // 한 칸씩 왼쪽으로 이동
                if (arr[j] < arr[j - 1]) {
                    // 스와프(Swap)
                    int temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j - 1];
                    arr[j - 1] = temp;
                }
                // 자기보다 작은 데이터를 만나면 그 위치에서 멈춤
                else break;
            }
        }

        for(int i = 0; i < n; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
    }

}

3. 퀵정렬

• 피벗(기준)을 정한 뒤 분할 방식으로 정렬한다.
• 시간복잡도 : O(NlogN) ~ O(N^2)
• 동작
  • 5 7 9 0 3  ...
  • 5(피벗) (-> 큰 수 찾기) 7 9 0 3  ... (<- 작은 수 찾기)
  • 1. 찾으면 교환
  • 2. 교차되면 작은 수와 피벗 교환
  • 3. 종료조건 : list 수가 1일때
• 특징
  
  • 이미 정렬되어 있다면 느리다. (<-> 삽입 정렬과 반대)
  • 호어분할 사용
  • 데이터가 많을 수록 빠르다.
  • 이미 정렬되어 있다면 느리다.

import java.util.*;

public class Main {

    public static void quickSort(int[] arr, int start, int end) {
        if (start >= end) return; // 원소가 1개인 경우 종료
        int pivot = start; // 피벗은 첫 번째 원소
        int left = start + 1;
        int right = end;
        while (left <= right) {
            // 피벗보다 큰 데이터를 찾을 때까지 반복
            while (left <= end && arr[left] <= arr[pivot]) left++;
            // 피벗보다 작은 데이터를 찾을 때까지 반복
            while (right > start && arr[right] >= arr[pivot]) right--;
            // 엇갈렸다면 작은 데이터와 피벗을 교체
            if (left > right) {
                int temp = arr[pivot];
                arr[pivot] = arr[right];
                arr[right] = temp;
            }
            // 엇갈리지 않았다면 작은 데이터와 큰 데이터를 교체
            else {
                int temp = arr[left];
                arr[left] = arr[right];
                arr[right] = temp;
            }
        }
        // 분할 이후 왼쪽 부분과 오른쪽 부분에서 각각 정렬 수행
        quickSort(arr, start, right - 1);
        quickSort(arr, right + 1, end);
    }

    public static void main(String[] args) {
        int n = 10;
        int[] arr = {7, 5, 9, 0, 3, 1, 6, 2, 4, 8};

        quickSort(arr, 0, n - 1);

        for(int i = 0; i < n; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
    }

}

4. 계수정렬

• 해당 값의 인덱스를 증가시키는 방법
• 시간복잡도 : O(N + K) , k는 데이터의 최대값
• 동작
  • 7 5 9 0 1 ...
  • 리스트(배열) 
    • 인덱스 : (0)=1  (1)=1  (2)=0 (3)=0 (...) (9) =1
• 특징
  • 데이터의 크기 범위가 제한되어 정수 형태로 표현할 수 있을때만 사용가능.
  • 모든 범위를 담을 수 있는 크기의 리스트(배열)을 선언해야 한다.
  • 배열에 횟수를 저장하는 방식으로 중복 데이터일 경우 유리하다.

import java.util.*;

public class Main {
	
    public static final int MAX_VALUE = 9;

    public static void main(String[] args) {
    	
        int n = 15;
        // 모든 원소의 값이 0보다 크거나 같다고 가정
        int[] arr = {7, 5, 9, 0, 3, 1, 6, 2, 9, 1, 4, 8, 0, 5, 2};
        // 모든 범위를 포함하는 배열 선언(모든 값은 0으로 초기화)
        int[] cnt = new int[MAX_VALUE + 1];

        for (int i = 0; i < n; i++) {
            cnt[arr[i]] += 1; // 각 데이터에 해당하는 인덱스의 값 증가
        }
        for (int i = 0; i <= MAX_VALUE; i++) { // 배열에 기록된 정렬 정보 확인
            for (int j = 0; j < cnt[i]; j++) {
                System.out.print(i + " "); // 띄어쓰기를 기준으로 등장한 횟수만큼 인덱스 출력
            }
        }
    }

}

5. 정렬라이브러리

• 시간복잡도 : ~O(NlogN)

import java.util.*;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
    	
        int n = 10;
        int[] arr = {7, 5, 9, 0, 3, 1, 6, 2, 4, 8};

        Arrays.sort(arr);

        for(int i = 0; i < n; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
    }

}

 

참고 : https://github.com/ndb796/python-for-coding-test/blob/master/6/6.java