【算法导论笔记】第二章 算法基础(上)

前言

学习《算法导论》第三版(机械工业出版社),分享一些个人所得以及记录一些笔记,若有错误还请不吝指正,谢谢!
本章节通过分析插入排序,引入《算法导论》中设计和分析算法的一个框架
,分上下两篇博文,一天一篇比较轻松

2.1插入排序

插入排序
通常适用于少量元素的排序,大体上为将一个混乱无序的数组序列或其他序列,每一次将一个数与已排好序的其他数比较后放在其正确的位置。
例如(加粗字体为已排好序的数):
初始状态:a[5]=5,2,1,3,6
排序一次:a[5]=5,2,1,3,6
排序两次:a[5]=2,5,1,3,6
排序三次:a[5]=1,2,5,3,6
排序四次:a[5]=1,2,3,5,6
排序五次:a[5]=1,2,3,5,6
通常进行a.length次排序
循环不变式
定义:对未进行循环,但已按序排列数组,我们称为循环不变式。其拥有三个性质:
初始化:循环的第一次迭代前 ,为真。
保持:循环的某次迭代之前为真,则下次迭代时仍为真。
终止:在循环终止时,不变式为我们提供一个有用的性质,该性质有助于证明算法是正确的。(不同于数学归纳法,数学归纳法可以无限归纳,终止性当循环终止时便停止)
利用循环不变式证明插入排序的正确性
初始化:若设数组只有一个数的时候,很显然第一次循环迭代之前数组已按序排列,为真,循环不变式成立。
保持:即每一次循环是否保持了数组的真值,插入排序每一次将一个数与已排好序的其他数比较后放在其正确的位置,那么对循环的下一次迭代将保持循环不变式。
终止:对于插入排序,排序终止时数组仍然由数组中的元素组成,但已按序排列。因此算法正确。

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