数据结构与算法（JAVA篇）之高级排序_希尔排序

/**
 *
 * @author SunnyMoon
 */
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/*******************************************************************************
 * 概念介绍：
 * *****************************************************************************
 * 
 * 简单排序：
 * 包括冒泡排序，选择排序和插入排序，是一些容易实现的，但速度比较慢的排序算法。
 * 
 * 高级排序：
 * 归并排序，希尔排序和快速排序比简单排序快很多。本节主要介绍希尔排序。
 * 
 * 归并排序：
 * 在递归算法中已经介绍过，它需要的容易是原始空间的两倍，是一个严重的缺点。
 * 
 * 快速排序：
 * 不需要大量辅助空间，并且是通用排序算法中最快的一咱排序算法，是基于划分的思想。
 * 
 * 希尔排序：
 * 不需要大量的辅助空间，和归并排序一样容易实现。希尔排序是基于插入排序的一种算法，
 * 在此算法基础之上增加了一个新的特性，提高了效率。希尔排序的时间复杂度为 O(N*(logN)2)，
 * 没有快速排序算法快 O(N*(logN))，因此中等大小规模表现良好，对规模非常大的数据排序不是
 * 最优选择。但是比O(N2）复杂度的算法快得多。并且希尔排序非常容易实现，算法代码短而简单。
 * 此外，希尔算法在最坏的情况下和平均情况下执行效率相差不是很多，与此同时快速排序在最坏
 * 的情况下执行的效率会非常差。
 * 
 * 专家门提倡，几乎任何排序工作在开始时都可以用希尔排序，若在实际使用中证明它不够快，
 * 再改成快速排序这样更高级的排序算法。
 * 
 * 本质上讲，希尔排序算法的一种改进，减少了其复制的次数，速度要快很多。
 * 原因是，当N值很大时数据项每一趟排序需要的个数很少，但数据项的距离很长。
 * 当N值减小时每一趟需要和动的数据增多，此时已经接近于它们排序后的最终位置。
 * 正是这两种情况的结合才使希尔排序效率比插入排序高很多。
 */
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

class Array {

    private long[] theArray;
    private int nElems;

    public Array(int max) {
        theArray = new long[max];
        nElems = 0;
    }

    public void insert(long value) {
        theArray[nElems] = value;
        nElems++;
    }

    public void display() {
        System.out.print("A=");
        for (int j = 0; j < nElems; j++) {
            System.out.print(theArray[j] + " ");
        }
        System.out.println("");
    }

    public void shellSort() {
        int inner, outer;
        long temp;

        int h = 1;
        while (h <= nElems / 3) {
            h = 3 * h + 1;
        }

        while (h > 0) {
            for (outer = h; outer < nElems; outer++) {
                temp = theArray[outer];
                inner = outer;

                while (inner > h - 1 && theArray[inner - h] >= temp) {
                    theArray[inner] = theArray[inner - h];
                    inner = inner - h;
                }
                theArray[inner] = temp;
            }
            h = (h - 1) / 3;
        }
    }
}
class ShellSortApp {

    public static void main(String[] args) {
        int maxSize = 30;
        Array arr = new Array(maxSize);

        for (int j = 0; j < maxSize; j++) {
            long n = (int) (java.lang.Math.random() * 99);
            arr.insert(n);
        }
        arr.display();
        arr.shellSort();
        arr.display();
    }
}
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/**
 * 运行结果：
 * A=29 14 28 16 40 64 29 11 58 27 88 96 41 63 19 30 55 82 6 10 83 93 86 13 29 19 20 83 83 8 
 * A=6 8 10 11 13 14 16 19 19 20 27 28 29 29 29 30 40 41 55 58 63 64 82 83 83 83 86 88 93 96 
 */

/**
 * 总结：
 * 希尔排序是对插入排序的一种强有力的改进，极大的提升了其效率，特别是当排序的
 * 数据项增加的时候。
 * 例子为随机生成30个数，然后将其用希尔算法排序再输出。
 */
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////