一、排序 ----- 插入排序(直接插入排序、希尔排序)

1.排序的概念及其运用

1.1排序的概
排序:所谓排序,就是使一串记录,按照其中的某个或某些关键字的大小,递增或递减的排列起来的操作。
稳定性:假定在待排序的记录序列中,存在多个具有相同的关键字的记录,若经过排序,这些记录的相对次序保持不变,即在原序列中,r[i]=r[j],且r[i]在r[j]之前,而在排序后的序列中,r[i]仍在r[j]之前,则称这种排 序算法是稳定的;否则称为不稳定的。
内部排序:数据元素全部放在内存中的排序。
外部排序:数据元素太多不能同时放在内存中,根据排序过程的要求不能在内外存之间移动数据的排序。
1.2常见的排序算法
在这里插入图片描述

2.插入排序算法的实现

2.1基本思想
直接插入排序是一种简单的插入排序法,其基本思想是:把待排序的记录按其关键码值的大小逐个插入到一 个已经排好序的有序序列中,直到所有的记录插入完为止,得到一个新的有序序列 。
2.1.1直接插入排序
当插入第i(i>=1)个元素时,前面的array[0],array[1],…,array[i-1]已经排好序,此时用array[i]的排序码与 array[i-1],array[i-2],…的排序码顺序进行比较,找到插入位置即将array[i]插入,原来位置上的元素顺序后移。
直接插入排序的特性总结:

  1. 元素集合越接近有序,直接插入排序算法的时间效率越高
  2. 时间复杂度:O(N^2)
  3. 空间复杂度:O(1),它是一种稳定的排序算法
  4. 稳定性:稳定。
    插入排序算法得实现代码如下:
void InsertSort(int* a,int n)
{
	for(int i=0;i<n;i++)
	{
		int tmp=a[i];
		int end=i-1;
		while(end>=0)
		{
			if(tmp<a[end])
			{
				a[end+1]=a[end];
				a[end]=tmp;
				end--;
			}
			else
			{	
				break;
			}
				
		}

	}
		
}

运行结果举例:
在这里插入图片描述
2.1.1希尔排序( 缩小增量排序)
在这里插入图片描述

希尔排序实现代码如下:

void ShellSort(int* a,int n)
{
	int i=0;
	int gap=n;

	while(gap>1)
	{
		gap=gap/3+1;	//距离逐渐变小,+1位了保证最终最小距离是1。
		for(i=0;i<n;i++)
		{
			int tmp=a[i];
			int end=i-gap;
			while(end>=0)
			{
			if(tmp<a[end])
			{
				a[end+gap]=a[end];
				a[end]=tmp;
				end-=gap;
			}
			else
			{	
				break;
			}
				
			}		
		}
	}
}

希尔排序的特性总结:

  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,这样使用插入排序就会很快。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,需要进行推导,推导出来平均时间复杂度: O(N1.3—N2)
  4. 稳定性:不稳定
    关于其它类型的排序请大家看我之前的博客:
    二、选择排序(直接选择排序、堆排序)
    三、 交换排序 (冒泡排序,快速排序—《hoare版本快排》、挖坑法、前后指针法)
    四、归并排序、非比较排序 (归并排序、计数排序)
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