希尔排序
核心思想:
- 将原序列分为间隔为d(d=d/3+1其中d初始化为为数组长度)的子序列,对每个子序列进行直接插入排序。
- 重复1步骤,直到d=1,且执行完d=1时的子序列的直接排序后结束
时间复杂度:
适用场景:
- 对于一些分布较为混乱的序列(特别是小的在最后,大的在最前这种情况下要比直接插入排序快得多)
稳定性:
- 不稳定(因为希尔排序 涉及到分组,所以相同的值可能分到不同组,导致顺序交换)
扩充理解:
- 与直接插入排序相比:
简单插入排序很循规蹈矩,不管数组分布是怎么样的,依然一步一步的对元素进行比较,移动,插入,比如[5,4,3,2,1,0]这种倒序序列,数组末端的0要回到首位置很是费劲,比较和移动元素均需n-1次。而希尔排序在数组中采用跳跃式分组的策略,通过某个增量将数组元素划分为若干组,然后分组进行插入排序,随后逐步缩小增量,继续按组进行插入排序操作,直至增量为1。希尔排序通过这种策略使得整个数组在初始阶段达到从宏观上看基本有序,小的基本在前,大的基本在后。然后缩小增量,到增量为1时,其实多数情况下只需微调即可,不会涉及过多的数据移动。
- 关于d(增量)的选取:
增量increment的取法有各种方案。最初shell提出取increment=n/2向下取整,increment=increment/2向下取整, 直到increment=1。但由于直到最后一步,在奇数位置的元素才会与偶数位置的元素进行比较,这样使用这个序列的效率会很低。 后来Knuth提出取increment=n/3向下取整+1.还有人提出都取奇数为好,也有人提出increment互质为好。应用不同的序列会使希尔排序算法的性能有很大的差异。
java源码:
public class XiErSort {
public static void YiCiSort(int []a,int m,int d){
int key=a[m];
int i;
for(i=m-d;i>=0;i-=d){
if(a[i]>key) a[i+d]=a[i];
else break;
}
a[i+d]=key;
}
public static void InsertSort(int[]a,int start,int d){
for(int i=start+d;i<a.length;i+=d){
YiCiSort(a,i,d);//i表示从当前子序列的第二个元素开始依次与前面的元素比较
}
}
public static void ShellSort(int a[]){
int d=a.length/3+1;//向下取整加一
while(true){//将数分组,间隔d,再将每组进行直接排序
for(int i=0;i<d;i++){
InsertSort(a,i,d);//参数i表示当前子序列的开始位置,d表示间隔
}
if(d==1) break;//当排完最小间隔的时候退出
d=d/3+1;//不断缩小数组间隔
}
}
public static void main(String[] args) {
//测试
int []a={2,1,34,5,523,24,5,3,3,324,43};
ShellSort(a);
for(int t:a)System.out.println(t);
}
}