【排序算法】- 希尔排序

淩亂°似流年 2022-12-20 01:52 134阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  1 简单插入排序存在的问题
 *  2 希尔排序法介绍
 *  3 希尔排序法基本思想
 *  4 希尔排序法的示意图
 *  5 希尔排序法应用实例:

# 1 简单插入排序存在的问题 #

我们看简单的插入排序可能存在的问题。  
数组arr=\{2,3,4,5,6,1\}这时需要插入的数`1(最小)`,这样的过程是：  
\{2,3,4,5,6,6\}  
\{2,3,4,5,5,6\}  
\{2,3,4,4,5,6\}  
\{2,3,3,4,5,6\}  
\{2,2,3,4,5,6\}  
\{1,2,3,4,5,6\}  
结论:当需要插入的数是较小的数时，后移的次数明显增多，对效率有影响。

# 2 希尔排序法介绍 #

> 希尔排序是希尔（DonaldShell）于1959年提出的一种排序算法。希尔排序也是一种`插入排序`，它是简单插入  
> 排序经过改进之后的一个`更高效的版本`，也称为`缩小增量排序`。

# 3 希尔排序法基本思想 #

希尔排序是把记录按下标的一定增量分组，对每组使用直接插入排序算法排序；随着增量逐渐减少，每组包含的关键词越来越多，`当增量减至1时`，整个文件恰被分成一组，算法便终止

# 4 希尔排序法的示意图 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3N1Y2hhaGFlcmthbmc_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
![在这里插入图片描述][20201109122745842.png_pic_center]

# 5 希尔排序法应用实例: #

有一群小牛,考试成绩分别是\{8,9,1,7,2,3,5,4,6,0\}请从小到大排序.请分别使用  
1）希尔排序时，对有序序列在插入时采用`交换法`,并测试排序速度。  
2）希尔排序时，对有序序列在插入时采用`移动法`,并测试排序速度  
3）代码实现

package com.sukang.sort;
    
    import java.text.SimpleDateFormat;
    import java.util.Arrays;
    import java.util.Date;
    
    /**
     * @description:
     *          希尔排序
     * @author: sukang
     * @date: 2020-11-09 10:36
     */
    public class ShellSort {
    
        public static void main(String[] args) {
            //创建要给80000个的随机的数组
            int[] arr = new int[80000];
            for (int i = 0; i < 80000; i++) {
                arr[i] = (int)(Math.random()*8000000);//生成一个[0,8000000)数
            }
    
            //没排序之前数组遍历
            System.out.println("排序前的数组" + Arrays.toString(arr));
    
            Date data1=new Date();
            SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-ddHH:mm:ss");
            String date1Str = simpleDateFormat.format(data1);
            System.out.println("排序前的时间是="+date1Str);
            shellSort(arr);//交换式
            //shellSort2(arr);//移位方式
            Date data2 = new Date();
            String date2Str = simpleDateFormat.format(data2);
            System.out.println("排序后的时间是="+date2Str);
    
            //排序之后数组遍历
            System.out.println("排序后的数组" + Arrays.toString(arr));
        }
    
        //使用逐步推导的方式来编写希尔排序
        //希尔排序时，对有序序列在插入时采用交换法,
        //思路(算法)===>代码
        public static void shellSort(int[] arr){
            int temp = 0;
            int count = 0;
    
            // 根据前面的逐步分析，使用循环处理
            for (int gap = arr.length/2; gap > 0; gap /= 2) {
                for (int i = gap; i < arr.length; i++) {
                    //遍历各组中所有的元素(共gap组，每组有个元素)，步长gap
                    for (int j = i - gap; j >= 0; j -= gap) {
                        //如果当前元素大于加上步长后的那个元素，说明交换
                        if(arr[j] > arr[j + gap]){
                            temp = arr[j];
                            arr[j] = arr[j + gap];
                            arr[j + gap] = temp;
                        }
                    }
                }
            }
    
          /*  //希尔排序的第1轮排序
            //因为第1轮排序，是将10个数据分成5组
            for (int i = 5; i < arr.length ; i++) {
                //遍历各组中所有的元素（共5组，没组有2个元素），步长5
                for (int j = i - 5; j >= 0 ; j -= 5) {
                    //如果当前元素大于加上步长后的那个元素，说明交换
                    if(arr[j] > arr[j + 5]){
                        temp = arr[j];
                        arr[j] = arr[j + 5];
                        arr[j + 5] = temp;
                    }
                }
            }
            System.out.println("希尔排序1轮后=" + Arrays.toString(arr));
    
            //希尔排序的第2轮排序
            //因为第2轮排序，是将10个数据分成了 5/2 = 2组
            for (int i = 2; i < arr.length; i++) {
                //遍历各组中所有的元素（共2组, 每组有5个元素),步长2
                for (int j = i - 2; j >= 0 ; j -= 2) {
                    //如果当前元素大于加上步长后的那个元素，说明交换
                    if(arr[j] > arr[j + 2]){
                        temp = arr[j];
                        arr[j] = arr[j + 2];
                        arr[j + 2] = temp;
                    }
                }
            }
            System.out.println("希尔排序2轮后=" + Arrays.toString(arr));
    
            //希尔排序的第3轮排序
            //因为第3轮排序，是将10个数据分成了 2/2 = 1组
            for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
                //遍历各组中所有的元素（共1组, 每组有10个元素),步长1
                for (int j = i - 1; j >= 0 ; j -= 1) {
                    //如果当前元素大于加上步长后的那个元素，说明交换
                    if(arr[j] > arr[j + 1]){
                        temp = arr[j];
                        arr[j] = arr[j + 1];
                        arr[j + 1] = temp;
                    }
                }
            }
            System.out.println("希尔排序2轮后=" + Arrays.toString(arr));*/
        }
    
        //对交换式的希尔排序进行优化->移位法
        public static void shellSort2(int[] arr){
    
            // 增量gap，并逐步的缩小增量
            for (int gap = arr.length/2; gap > 0; gap /= 2) {
                for (int i = gap; i < arr.length; i++) {
                   int j = i;
                   int temp = arr[j];
                   if(arr[j] < arr[j - gap]){
                       while (j - gap >= 0 && temp < arr[j - gap]){
                           //移动
                           arr[j] = arr[j - gap];
                           j -= gap;
                       }
                       //当退出while后，就给temp找到插入的位置
                       arr[j] = temp;
                   }
                }
            }
    
          /*  //希尔排序的第1轮排序
            //因为第1轮排序，是将10个数据分成5组
            for (int i = 5; i < arr.length ; i++) {
                //遍历各组中所有的元素（共5组，没组有2个元素），步长5
                for (int j = i - 5; j >= 0 ; j -= 5) {
                    //如果当前元素大于加上步长后的那个元素，说明交换
                    if(arr[j] > arr[j + 5]){
                        temp = arr[j];
                        arr[j] = arr[j + 5];
                        arr[j + 5] = temp;
                    }
                }
            }
            System.out.println("希尔排序1轮后=" + Arrays.toString(arr));
    
            //希尔排序的第2轮排序
            //因为第2轮排序，是将10个数据分成了 5/2 = 2组
            for (int i = 2; i < arr.length; i++) {
                //遍历各组中所有的元素（共2组, 每组有5个元素),步长2
                for (int j = i - 2; j >= 0 ; j -= 2) {
                    //如果当前元素大于加上步长后的那个元素，说明交换
                    if(arr[j] > arr[j + 2]){
                        temp = arr[j];
                        arr[j] = arr[j + 2];
                        arr[j + 2] = temp;
                    }
                }
            }
            System.out.println("希尔排序2轮后=" + Arrays.toString(arr));
    
            //希尔排序的第3轮排序
            //因为第3轮排序，是将10个数据分成了 2/2 = 1组
            for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
                //遍历各组中所有的元素（共1组, 每组有10个元素),步长1
                for (int j = i - 1; j >= 0 ; j -= 1) {
                    //如果当前元素大于加上步长后的那个元素，说明交换
                    if(arr[j] > arr[j + 1]){
                        temp = arr[j];
                        arr[j] = arr[j + 1];
                        arr[j + 1] = temp;
                    }
                }
            }
            System.out.println("希尔排序2轮后=" + Arrays.toString(arr));*/
        }
    }

运行结果  
![在这里插入图片描述][20201111102610704.png_pic_center]

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