Python实现经典排序算法-插入排序

直接插入排序(Straight Insertion Sort)

1.直接插入排序概述

插入排序(Insertion Sort)是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是通过构建有序序列,对于未排序数据,在已排序序列中从后向前扫描,找到相应位置并插入。插入排序在实现上,通常采用in-place排序,因而在从后向前扫描过程中,需要反复把已排序元素逐步向后挪位,为最新元素提供插入空间。
Python实现经典排序算法-插入排序_第1张图片

2.基本思想

  • 算法分析:
    将数组中的所有元素依次跟前面已经排好的元素相比较,如果选择的元素比已排序的元素小,则交换,直到全部元素都比较过。
    因此,从上面的描述中我们可以发现,直接插入排序可以用两个循环完成
  • 具体算法
    1. 从第一个元素开始,该元素可以认为已经被排序
      取出下一个元素,在已经排序的元素序列中从后向前扫描
    2. 如果该元素(已排序)大于新元素,将该元素移到下一位置
    3. 复步骤3,直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置
    4. 将新元素插入到该位置后
    5. 重复步骤2~5
  • 稳定性:稳定

如果比较操作的代价比交换操作大的话,可以采用二分查找法来减少比较操作的数目。该算法可以认为是插入排序的一个变种,称为二分查找插入排序*。

3.代码实现

# 先建立模型:46592
# 先分析插入算法模型

# ①从左往右插入
# 46 512  第一回合
# 456 12 >> 456 12 第二回合
# 4516 2 >> 4156 2 >> 1456 2  第三回合
# 14526  >> 14256  >> 12456 >> 12456  第四回合
# 我们不难发现回合总数=len(list)-1


def insertion1(list1):
    for i in range(1,len(list1)):  # 总回合数为len(list1)-1
        for j in range(i-1,-1,-1): # 第一回合前两个数,而且顺序为逆,即从右往左比
            if list1[j] >list1[j+1]: # 如果前一个数大于后一个数,则调换顺序
                list1[j], list1[j+1] = list1[j+1], list1[j]
    return list1


print(insertion1([4, 3, 7, 5, 1]))

下面是上面的变种,从右往左,如果选择的元素币已排序的大,则交换

# ②
# 465 12  第一回合
# 46 152 >> 46 125  第二回合
# 4 1625 >> 4 1265 >> 4 1256  第三回合
# 14256  >> 12456  >> 12456  >> 12456  第四回合


def insertion2(list2):
    for i in range(len(list2)-1, 0, -1):
        for j in range(i,len(list2)):
            if list2[j-1] > list2[j]:
                list2[j-1], list2[j] = list2[j], list2[j-1]
    return list2


print(insertion2([4, 2, 6, 1, 9, 3]))

4.代码优化

def insertion3(list1):
    for i in range(1,len(list1)):  # 总回合数为len(list1)-1
        flag = True
        for j in range(i-1,-1,-1):  # 第一回合前两个数,而且顺序为逆,即从右往左比
            if list1[j] >list1[j+1]:  # 如果前一个数大于后一个数,则调换顺序
                list1[j], list1[j+1] = list1[j+1], list1[j]
                flag = False 
            if flag: # 如果不发生交换,则退出本轮循环
                break
    return list1


print(insertion3([2, 3, 6, 4]))

以上代码在python3.7.3环境下测试通过

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