排序-----插入排序,希尔排序

文章目录

  • 插入排序,希尔排序
    • 插入排序
      • 基本思想
      • 思维导图
      • 特性总结
      • 代码实现
    • 希尔排序
      • 基本思想
      • 思维导图
      • 特性总结
      • 代码实现
    • 总结

插入排序,希尔排序

插入排序

基本思想

插入排序是一种最简单的的排序思想,它的思想是将一个数据插入到一个有序的数据列表,得到一个新的有序列表。

把n个待排序的元素看成为一个有序表和一个无序表,开始时有序表中只包含一个元素,无序表中包含有n-1个元素,排序过程中每次从无序表中取出第一个元素,在有序表中从后往前进行比较,将它插入到有序表中的适当位置,使之成为新的有序表。

实际中我们玩扑克牌时,就用了插入排序的思想.
排序-----插入排序,希尔排序_第1张图片

思维导图

排序-----插入排序,希尔排序_第2张图片

排序-----插入排序,希尔排序_第3张图片

特性总结

时间复杂度:O(N^2)

最好:O(N) ------顺序有序或者接近有序

最坏:O(N^2) ------逆序

空间复杂度:O(1)

稳定性:稳定

代码实现

void insertsort(int* a, int n)
{
	for (int i = 0; i < n-1; i++)
	{
		//n-1是数组最后一个元素的下标
		//end的取值范围是[0,n-2]
        //x是end的后一个元素,若end取n-1,那x就越界了
		int end = i;
		int x = a[end + 1];
        
		//单趟排序
		//将x插入到[0,end]的区间内
		while (end >= 0)
		{
			if (a[end] > x)
			{
				//a[end]>x ,a[end]往后移动一个位置
				//虽然会覆盖掉end+1的值,但是不影响
				//end+1的值已经被保存在x中
				a[end + 1] = a[end];
				end--;
			}
			else
			{
				break;
			}
		}
		a[end + 1] = x;
        
	}
}

希尔排序

基本思想

希尔排序是把元素按下标的一定增量进行分组,对每组使用直接插入排序算法排序。随着增量逐渐减少,当增量减至 1 时,整个文件恰被分成一组,算法便终止。

在希尔排序的内部使用的直接插入排序,通过使用直接插入排序使得每一个分组都能保持有序,当增量减为1时,那么整个序列为一个分组,因为一个分组时有序的,也就实现了完全的排序。

思维导图

排序-----插入排序,希尔排序_第4张图片

排序-----插入排序,希尔排序_第5张图片

排序-----插入排序,希尔排序_第6张图片

排序-----插入排序,希尔排序_第7张图片

特性总结

  1. 希尔排序是对直接插入排序的优化。

  2. **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。

  3. 希尔排序的时间复杂度不好计算,因为gap的取值方法很多,导致很难去计算,因此在好些树中给出的希尔排序的时间复杂度都不固定。

  4. 时间复杂度:O(N^1.25) ~ O(1.6*N^1.25) -----《数据结构-用面相对象方法与C++描述》— 殷人昆

  5. 稳定性:不稳定

代码实现

void shellsort(int* a, int n)
{
	int gap = n;
    //gap为分组间隔
    //多趟排序(gap>1)+插入排序(gap==1)
	while (gap > 1)
	{
		gap = gap / 3 + 1;
        
        //多组一起排序
		for (int i = 0; i < n - gap; i++)
		{
            
            //单组单趟插入排序
			int end = i;
			int x = a[end + gap];
			while (end >= 0)
			{
				if (a[end] > x)
				{
					a[end + gap] = a[end];
					end-=gap;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
			a[end + gap] = x;
		}
        
	}
}

总结

插入排序的思想比较好理解,希尔排序是建立在插入排序上的优于插入排序的算法。希尔排序分为预排序和插入排序两步,当插入排序的数组接近有序时,时间复杂度为O(N),预排序的目的是将一个无序数组变得更加有序,这样希尔排序的时间复杂度更接近于O(N),但是希尔排序的时间复杂度并不好算,因为gap时变化的。

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