直接插入排序、希尔排序（这些经典排序算法你还记得吗？）

向右看齐 2024-04-23 15:31 7阅读 0赞

**目录**

一、直接插入排序

思路：

动图演示编辑

代码实现

直接插入排序的特性总结：

二、希尔排序

思路：

动图演示

代码实现

希尔排序的特性总结：

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## 一、直接插入排序 ##

### 思路： ###

从数组的第二个元素开始，为把该元素放到前面合适的位置上（在**这个过程中可能需要移动前面的元素，给要插入的元素腾出位置）**

**🌰比如**：

> 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

###    动图演示![99534ac5581d43a2830328e9bd94bce9.gif][] ###

### 代码实现 ###

>     /**
>          * 直接插入排序
>          * @param array
>          */
>         public static void insertSort(int[] array) {
>             for (int i = 1; i < array.length; i++) {
>                 int tmp = array[i];
>                 int j  = i - 1;
>                 for (; j >= 0; --j) {
>                     // [32、56、12、23],i指向12，j一开始指向56，我们就是借助tmp和j的变化，把32、56向后移动一位，把12放到他们前面
>                     // 这个过程就像把array[i](tmp)插入到数组，放到数组中合适的位置，保证放完后数组是升序（所以才要a[j + 1] = a[j]不断的移动a[j]的位置
>                     if (tmp < array[j]) {
>                         array[j + 1] = array[j]; // 如果a[j]的值大于a[i](tmp),说明a[i]应该放到a[j]前面——a[j]应该向后移动
>                     }
>                     else {
>                         break; // 此时说明a[j]已经在合适的位置了，不用再次移动了
>                     }
>                 }
>                 array[j + 1] = tmp; //  注意这里不能等于array[i]，因为经过上面array[j+1] = array[j]数组的移动，array[i]已经发生了变化
>             }
>         }

###  ###

### 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)（最好情况下-即当数组有序时O(n)**）
3.  空间复杂度：O(1)，它是一种稳定的排序算法

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## 二、希尔排序 ##

### 思路： ###

> 📝希尔排序法又称缩小增量法。希尔排序法的基本思想是：**把数据分组，然后再每一组内用直接插入排序对该组的数据进行排序，对每个排完序后再对整个数组进行直接插入排序。**
> 
> 为什么要这样做呢？🤔
> 
> 📝我们上面刚提到过：**直接插入排序适合对接近有序的数组进行排序，元素集合越接近有序，直接插入排序的时间效率越高。那**么我们就先通过分组排序让这个数组进可能的接近有序，然后不就相当于优化了直接插入排序了吗？

总的来说，希尔排序可以分为两个部分：

1.  预排序（分组排序，使得数组尽可能趋近有序）
2.  直接插入排序

🌰假如有这样一个乱序数组![56749c634c4b47aa89905e759d1bdf3e.png][]

我们一开始分为3组——即gap(间隔为3)，然后对这分别对这三组进行排序

![5ac4ea4338cf4b03b9b58580175714f1.png][]

【9，5，8，5】这4个数就分为一组，【1，7，6】这3个数分为一组，【2，4，3】分为一组。

**总的来说：gap为几，这里就会分割成几组数据。要注意每个组他们元素下标差都是gap**。

接下来就以插入排序的思想对这三组分别进行排序。

既然是分组进行插入排序，那就好办了，像第一组：【9，5，8，5】排序后为【5，5，8，9】，第二组【1，7，6】排序后为【1，6，7】，第三组【2，4，3】排序后为【2，3，4】，如图所示：

![bdc49bde63d54bfcbbd997eb4ddd9913.png][]

### 动图演示 ###

![167a31ef1ac640cd9e1ade1cc18dbc9a.gif][]

### 代码实现 ###

>     // 希尔排序——预排序（gap，表示分的组数）
>     private static void shell(int[] array, int gap) {
>         for (int i = gap; i < array.length; i++) {
>             int tmp = array[i];
>             int j  = i - gap;
>             for (; j >= 0; j = j - gap) {
>                 if (tmp < array[j]) {
>                     array[j + gap] = array[j]; // 如果a[j]的值大于a[i](tmp),说明a[i]应该放到a[j]前面——a[j]应该向后移动
>                 }
>                 else {
>                     break; // 此时说明a[j]已经在合适的位置了，不用再次移动了
>                 }
>             }
>             array[j + gap] = tmp; //  注意这里不能等于array[i]，因为经过上面array[j+gap] = array[j]数组的移动，array[i]已经发生了变化
>         }
>     }
> 
> 我们可以分成把要排序的数组分成不同的组（gap取不同的值）——进行多次预排序，这样我们的数组会更加接近有序

注意当gap == 1时，其实就是直接插入排序

![edba2fb4c5f74a9397499d1a57d69148.png][]

相应的代码就是

>     public class Test3 {
>         // 希尔排序——预排序（gap，表示分的组数）
>         private static void shell(int[] array, int gap) {
>             for (int i = gap; i < array.length; i++) {
>                 int tmp = array[i];
>                 int j  = i - gap;
>                 for (; j >= 0; j = j - gap) {
>                     if (tmp < array[j]) {
>                         array[j + gap] = array[j]; // 如果a[j]的值大于a[i](tmp),说明a[i]应该放到a[j]前面——a[j]应该向后移动
>                     }
>                     else {
>                         break; // 此时说明a[j]已经在合适的位置了，不用再次移动了
>                     }
>                 }
>                 array[j + gap] = tmp; //  注意这里不能等于array[i]，因为经过上面array[j+gap] = array[j]数组的移动，array[i]已经发生了变化
>             }
>         }
>         /**
>          * 希尔排序——直接插入排序的优化
>          * @param array
>          */
>         public static void shellSort(int[] array) {
>             for (int i =array. length / 3 + 1; i > 1; i = i / 3 + 1) {
>                 shell(array, i); // 预排序,让我们排序的这个数组接近有序，这样下面的直接插入排序shell(array,1)时间效率才会高
>             }
>             shell(array, 1); // 这个相当于把数组分成一组，其实就是我们上面写的直接插入排序
>         }
>         
>         public static void main(String[] args) {
>             int[] a = {9, 1, 2, 5, 7, 4, 8, 6, 3, 5};
>             shellSort(a);
>             System.out.println("排序后的数组为：" + Arrays.toString(a));
>         }
>     }

![803d14cdfa2c4f509a3c82be3058e6ae.png][]

### 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、稳定性：不稳定
 *  4、时间复杂度：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。

[99534ac5581d43a2830328e9bd94bce9.gif]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/23/9822cb626eec4f89936c028ea97bf1cc.gif
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[5ac4ea4338cf4b03b9b58580175714f1.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/23/574bcb3d21db4d55995cc3415914730a.png
[bdc49bde63d54bfcbbd997eb4ddd9913.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/23/0bd7c31884fb4990ba5cd119514e7bcb.png
[167a31ef1ac640cd9e1ade1cc18dbc9a.gif]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/23/fba9c829763f4558ac5e99b9a2dcdabb.gif
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