【数据结构】插入排序(直接插入、希尔排序)

    技术2022-07-11  87

    1.在介绍两种排序算法之前,先讲一下排序的相关知识点: 排序: 所谓排序,就是使一串记录,按照其中的某个或某些关键字的大小,递增或递减的排列起来的操作。 稳定性: 假定在待排序的记录序列中,存在多个具有相同的关键字的记录,若经过排序,这些记录的相对次 序保持不变,即在原序列中,r[i]=r[j],且r[i]在r[j]之前,而在排序后的序列中,r[i]仍在r[j]之前,则称这种排序算法是稳定的;否则称为不稳定的。 举个栗子:

    内部排序: 数据元素全部放在内存中的排序。 外部排序: 数据元素太多不能同时放在内存中,根据排序过程的要求不能在内外存之间移动数据的排序。 2.直接插入排序 2.1基本思想 直接插入排序是一种简单的插入排序法,其基本思想是:把待排序的记录按其关键码值的大小逐个插入到一 个已经排好序的有序序列中,直到所有的记录插入完为止,得到一个新的有序序列 。 实际中我们玩扑克牌时,就用了插入排序的思想:

    2.2算法步骤 当插入第i(i>=1)个元素时,前面的array[0],array[1],…,array[i-1]已经排好序,此时用array[i]的排序码与 array[i-1],array[i-2],…的排序码顺序进行比较,找到插入位置即将array[i]插入,原来位置上的元素顺序后移。

    2.3代码实现

    void InsertSort(int array[], int size) { for (int i = 1; i < size; ++i) { //单个元素插入 int key = array[i]; int end = i - 1; //找待插入元素在区间中的位置 while (key < array[end]) { array[end + 1] = array[end]; end--; } //插入元素 array[end + 1] = key; } }

    2.4特点

    元素集合越接近有序,直接插入排序算法的时间效率越高时间复杂度:O(N^2)空间复杂度:O(1)稳定性:稳定

    3.希尔排序 3.1基本思想 希尔排序法又称缩小增量法。希尔排序法的基本思想是:先选定一个整数gap作为数据的下标间隔,让数据按这个间隔进行分组,并对每一组内的数据进行排序。减小gap,然后重复上述分组和排序的工作。当到达gap=1时,所有记录在统一组内排好序。 3.2算法步骤

    上图可以清晰解释算法步骤,初始的gap不一定选择5。 初始gap的选择,影响着算法的性能,一般,按照如下规则: 先把gap设置为数据个数size,依次取:gap=gap/3+1 例如: 将一组10个元素进行排序,第一个gap为4,第二个gap为2,第三个gap为1。 2.3代码实现

    void ShellSort(int array[], int size) { int gap = size; while (gap > 1) { gap = gap / 3 + 1; for (int i = gap; i < size; ++i) { int key = array[i]; int end = i - gap; while (end >= 0 && key < array[end]) { array[end + gap] = array[end]; end -= gap; } array[end + gap] = key; } } }

    2.4特点

    希尔排序是对直接插入排序的优化。当gap > 1时都是预排序,目的是让数组更接近于有序。当gap == 1时,数组已经接近有序的了,这样就会很快。这样整体而言,可以达到优化的效果。我们实现后可以进行性能测试的对比。希尔排序的时间复杂度不好计算,需要进行推导,推导出来平均时间复杂度: O(N^1.3- N^2)稳定性:不稳定
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