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파이썬과 컴퓨터 사이언스(알고리즘) - 선택 정렬 (selection sort)

5. 선택 정렬 (selection sort)

  • 다음과 같이 리스트에 숫자가 낮은 순으로 위치를 바꾸는 것
  • 파이썬에는 sorted() 함수가 있음, 우리는 정렬을 하는 다양한 알고리즘을 익히면서, 잘 작성된 알고리즘을 이해하고, 모사하며 연습한다!
In [ ]:
data_list
In [ ]:
sorted(data_list)

프로그래밍 연습
1 ~ 100까지 랜덤한 값을 2개 가지는 리스트 변수를 만들고
항상 인덱스 0번부터 낮은 값이 넣어질 수 있도록 바꿔보세요 

# 데이터 준비: data_list 10개 만들기
import random 
data_list = random.sample(range(100), 10)
In [ ]:
import random 
data_list = random.sample(range(100), 2)
In [ ]:
def sorting(data):
    if data[0] > data[1]:
        data[1], data[0] = data[0], data[1]
    return data

sorting(data_list)


프로그래밍 연습
1 ~ 100까지 랜덤한 값을 3개 가지는 리스트 변수를 만들고
항상 인덱스 0번부터 낮은 값이 넣어질 수 있도록 바꿔보세요
In [ ]:
import random 
data_list = random.sample(range(100), 3)
In [ ]:
def sorting(data):
    if data[0] > data[1]:
        data[1], data[0] = data[1], data[0]
    if data[1] > data[2]:
        data[1], data[2] = data[2], data[1]
    return data

sorting(data_list)
프로그래밍 연습
1 ~ 100까지 랜덤한 값을 4개 가지는 리스트 변수를 만들고
항상 인덱스 0번부터 낮은 값이 넣어질 수 있도록 바꿔보세요
In [ ]:
def sorting(data_list):
    for index in range(len(data_list) - 1):
        if data_list[index] > data_list[index + 1]:
            data_list[index], data_list[index + 1] = data_list[index + 1], data_list[index]
    return data_list
In [ ]:
print(data_list)
sorting(data_list)

selection sort 알고리즘 기본 원리

  • 직접 눈으로 보면 더 이해가 쉽다: https://visualgo.net/en/sorting
    1. 맨 처음 값부터 비교해서 리스트 중 최소값을 찾는다.
    2. 그 값을 맨 앞에 위치한 값과 교체한다.
    3. 맨 처음 위치를 뺀 나머지 리스트를 동일한 방법으로 진행한다.


In [ ]:
import random 
data_list = random.sample(range(100), 10)
In [ ]:
def selection_sort(data_list):
    for index in range(len(data_list) - 1):
        lowest = index
        for index2 in range(index + 1, len(data_list)):
            if data_list[lowest] > data_list[index2]:
                lowest = index2
        data_list[index], data_list[lowest] = data_list[lowest], data_list[index]
    return data_list
In [ ]:
selection_sort(data_list)

어떻게 코드로 만들까?

  • 데이터가 두 개 일때
    • 예: dataList = [9, 1]
      • data_list[0] > data_list[1] 이므로 datalist[0] 값과 data list[1] 값을 교환
  • 데이터가 세 개 일때
    • 예: data_list = [9, 1, 7]
      • 처음 한번 실행하면, 1, 9, 7 이 됨
      • 두 번째 실행하면, 1, 7, 9 가 됨
  • 데이터가 네 개 일때
    • 예: data_list = [9, 3, 2, 1]
      • 처음 한번 실행하면, 1, 3, 2, 9 가 됨
      • 두 번째 실행하면, 1, 2, 3, 9 가 됨
      • 세 번째 실행하면, 변화 없음

프로그래밍 연습
데이터가 두개 일때 동작하는 선택 정렬 알고리즘을 함수로 만들어보세요
프로그래밍 근육을 키우는 방법 

* 데이터가 두 개 일때
  - 예: dataList = [9, 1]
    - data_list[0] > data_list[1] 이므로 data_list[0] 값과 data_ list[1] 값을 교환

프로그래밍 연습
데이터가 두개 일때 동작하는 선택 정렬 알고리즘을 함수로 만들어보세요
프로그래밍 근육을 키우는 방법

  • 데이터가 세 개 일때
    • 예: data_list = [9, 1, 7]
      • 처음 한번 실행하면, 1, 9, 7 이 됨
      • 두 번째 실행하면, 1, 7, 9 가 됨 </pre>

프로그래밍 연습
데이터가 두개 일때 동작하는 선택 정렬 알고리즘을 함수로 만들어보세요
프로그래밍 근육을 키우는 방법

  • 데이터가 네 개 일때
    • 예: data_list = [9, 3, 2, 1]
      • 처음 한번 실행하면, 1, 3, 2, 9 가 됨
      • 두 번째 실행하면, 1, 2, 3, 9 가 됨
      • 세 번째 실행하면, 변화 없음 </pre>


In [ ]:
# 데이터 준비: data_list 10개 만들기
import random 
data_list = random.sample(range(100), 10)
In [ ]:
data_list
In [ ]:
def selection_sort(data_list):
    for index in range(len(data_list) - 1):
        lowest = data_list[index]
        for index2 in range(index, len(data_list)):
            print (index2)
In [ ]:
def selection_sort(data_list):
    for index in range(len(data_list) - 1):
        lowest = index
        for index2 in range(index, len(data_list)):
            if data_list[lowest] > data_list[index2]:
                lowest = index2
        data_list[index], data_list[lowest] = data_list[lowest], data_list[index]
    return data_list
In [ ]:
selection_sort(data_list)
In [ ]:
def selection_sort(data_list):
    for index in range(len(data_list) - 1):

알고리즘 생각해보기

  1. for stand in range(len(data_list) - 1) 로 반복
  2. lowest = stand 로 놓고,
  3. for num in range(stand, len(data_list)) stand 이후부터 반복
    • 내부 반복문 안에서 data_list[lowest] > data_list[num] 이면,
      • lowest = num
  4. data_list[num], data_list[lowest] = data_list[lowest], data_list[num]


알고리즘 코드로 작성하기

In [ ]:
def selection_sort(data_list):    
    for stand in range(len(data_list) - 1):
        print (stand)
        lowest = stand
        for num in range(stand, len(data_list)):
            if data_list[lowest] > data_list[num]:
                lowest = num
        data_list[stand], data_list[lowest] = data_list[lowest], data_list[stand]
        print (data_list)
    return data_list
In [ ]:
# 데이터 준비: data_list 10개 만들기
import random 
data_list = random.sample(range(100), 10)
In [ ]:
# 테스트 해보기
selection_sort(data_list)

알고리즘 분석

  • 반복문이 두 개 O($n^2$)
    • 실제로 상세하게 계산하면, $\frac { n * (n - 1)}{ 2 }$
프로그래밍 연습
지금 설명한 선택 정렬을 지금 다시 스스로 작성해보세요
프로그래밍 근육을 키우는 방법