1. 버블 정렬 (Bubble Sort)
- 작동 원리: 인접한 두 원소를 비교하여 크기가 잘못된 순서일 경우 서로 교환하는 방식으로 정렬합니다. 이 과정을 반복하여 전체 리스트가 정렬될 때까지 진행합니다.
- 시간 복잡도: 최악과 평균 시간 복잡도는 O(n²), 최선은 O(n) (이미 정렬된 경우)
- 공간 복잡도: O(1)
public class BubbleSort {
public static void bubbleSort(int[] arr) {
int n = arr.length;
for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {
if (arr[j] > arr[j + 1]) {
// Swap arr[j] and arr[j + 1]
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j + 1];
arr[j + 1] = temp;
}
}
}
}
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};
bubbleSort(arr);
for (int num : arr) {
System.out.print(num + " ");
}
}
}
2. 선택 정렬 (Selection Sort)
- 작동 원리: 배열에서 가장 작은 원소를 찾아 첫 번째 원소와 교환하고, 그 다음으로 작은 원소를 찾아 두 번째 원소와 교환하는 방식으로 정렬합니다.
- 시간 복잡도: O(n²)
- 공간 복잡도: O(1)
public class SelectionSort {
public static void selectionSort(int[] arr) {
int n = arr.length;
for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
int minIndex = i;
for (int j = i + 1; j < n; j++) {
if (arr[j] < arr[minIndex]) {
minIndex = j;
}
}
// Swap arr[i] and arr[minIndex]
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[minIndex];
arr[minIndex] = temp;
}
}
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {64, 25, 12, 22, 11};
selectionSort(arr);
for (int num : arr) {
System.out.print(num + " ");
}
}
}
3. 삽입 정렬 (Insertion Sort)
- 작동 원리: 이미 정렬된 부분에 새로운 원소를 적절한 위치에 삽입하여 정렬을 진행합니다. 카드 정렬 방식과 비슷합니다.
- 시간 복잡도: 최악과 평균은 O(n²), 최선은 O(n) (이미 정렬된 경우)
- 공간 복잡도: O(1)
public class InsertionSort {
public static void insertionSort(int[] arr) {
int n = arr.length;
for (int i = 1; i < n; i++) {
int key = arr[i];
int j = i - 1;
while (j >= 0 && arr[j] > key) {
arr[j + 1] = arr[j];
j = j - 1;
}
arr[j + 1] = key;
}
}
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {12, 11, 13, 5, 6};
insertionSort(arr);
for (int num : arr) {
System.out.print(num + " ");
}
}
}
4. 퀵 정렬 (Quick Sort)
- 작동 원리: 분할 정복 방식으로, 리스트에서 피벗(pivot)을 선택하고 피벗을 기준으로 작은 값은 왼쪽, 큰 값은 오른쪽에 배치하여 정렬을 진행합니다. 그 후 왼쪽과 오른쪽에 대해서 각각 재귀적으로 정렬합니다.
- 시간 복잡도: 평균은 O(n log n), 최악은 O(n²) (이미 정렬된 배열에 대해)
- 공간 복잡도: O(log n) (최선), O(n) (최악)
public class QuickSort {
public static void quickSort(int[] arr, int low, int high) {
if (low < high) {
int pivotIndex = partition(arr, low, high);
quickSort(arr, low, pivotIndex - 1);
quickSort(arr, pivotIndex + 1, high);
}
}
private static int partition(int[] arr, int low, int high) {
int pivot = arr[high];
int i = low - 1;
for (int j = low; j < high; j++) {
if (arr[j] <= pivot) {
i++;
int temp = arr[i];
arr[i] = arr[j];
arr[j] = temp;
}
}
int temp = arr[i + 1];
arr[i + 1] = arr[high];
arr[high] = temp;
return i + 1;
}
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {10, 7, 8, 9, 1, 5};
quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
for (int num : arr) {
System.out.print(num + " ");
}
}
}
5. 병합 정렬 (Merge Sort)
- 작동 원리: 분할 정복 방식으로, 배열을 반으로 나누고 각 부분 배열을 재귀적으로 정렬한 후 두 배열을 병합하여 정렬된 배열을 만듭니다.
- 시간 복잡도: O(n log n)
- 공간 복잡도: O(n)
public class MergeSort {
public static void mergeSort(int[] arr, int left, int right) {
if (left < right) {
int mid = left + (right - left) / 2;
mergeSort(arr, left, mid);
mergeSort(arr, mid + 1, right);
merge(arr, left, mid, right);
}
}
private static void merge(int[] arr, int left, int mid, int right) {
int n1 = mid - left + 1;
int n2 = right - mid;
int[] leftArr = new int[n1];
int[] rightArr = new int[n2];
System.arraycopy(arr, left, leftArr, 0, n1);
System.arraycopy(arr, mid + 1, rightArr, 0, n2);
int i = 0, j = 0, k = left;
while (i < n1 && j < n2) {
if (leftArr[i] <= rightArr[j]) {
arr[k] = leftArr[i];
i++;
} else {
arr[k] = rightArr[j];
j++;
}
k++;
}
while (i < n1) {
arr[k] = leftArr[i];
i++;
k++;
}
while (j < n2) {
arr[k] = rightArr[j];
j++;
k++;
}
}
public static void main(String[] args) {
int[] arr = {38, 27, 43, 3, 9, 82, 10};
mergeSort(arr, 0, arr.length - 1);
for (int num : arr) {
System.out.print(num + " ");
}
}
}
정리
- 버블 정렬: 간단하지만 비효율적, O(n²)
- 선택 정렬: 간단하나 비효율적, O(n²)
- 삽입 정렬: 작은 데이터에서 효율적, O(n²)
- 퀵 정렬: 평균적으로 매우 빠르며, 대부분의 경우 O(n log n)
- 병합 정렬: 안정적, O(n log n)