Java内部排序（五）-（插入排序算法之直接插入排序）

直接插入排序算法的思路非常简单：依次将待排序的数据元素按其关键字值的大小插入前面的有序序列。

细化来说，对于一个有n个元素的数据序列，排序需要进行n-1趟插入操作，如下所示：

第一趟：将第二个元素插入前面的有序子序列中，此时前面只有一个元素，当然是有序的。

第二趟：将第三个元素插入前面的有序子序列中，前面两个元素是有序的。

……

第n-1趟：将第n个元素（也就是最后一个元素）插入前面的有序子序列中，前面的n-1个元素是有序的。

模拟实现如下：

模拟数据为：-56, -21, 56, -21*, 20, 56*, -123, 9, 26, 33

public class InsertSort {
	public static void insertSort(DataWrap[] data){
		System.out.println("-开始排序-");
		int arrayLength = data.length;
		
		//从第二个元素开始判断
		for(int i = 1; i < arrayLength; i ++){
			//存放当前索引处的数据元素。
			DataWrap dw = data[i];
			if(data[i].compareTo(data[i-1]) < 0){ //说明当前数据元素比它相邻的前面一个元素要小
				int j = i-1;
				for(; j >= 0 && data[j].compareTo(dw) > 0; j --){
					data[j+1] = data[j];
				}
				data[j+1] = dw;
			}
			
			System.out.println(java.util.Arrays.toString(data));
		}
	}
	
	public static void main(String[] args){
		DataWrap[] data = {new DataWrap(-56,""),
							new DataWrap(-21,""),
							new DataWrap(56,""),
							new DataWrap(-21,"*"),
							new DataWrap(20,""),
							new DataWrap(56,"*"),
							new DataWrap(-123,""),
							new DataWrap(9,""),
							new DataWrap(26,""),
							new DataWrap(33,""),};
		System.out.println("-排序前-"+java.util.Arrays.toString(data));
		
		insertSort(data);
		
		System.out.println("-排序后-"+java.util.Arrays.toString(data));
	}
}

运行结果为：

直接插入排序的时间效率并不高，在最坏的情况下，所有的元素需要进行比较的次数综合为（0+1+2+……+n-1）= O(n^2)，在其他的情况下也要考虑移动的次数，故时间复杂度为O(n^2)。

由于需要一个缓存数据单元，因此空间复杂度为O(1)。

从上图的 56 和 56* 来看，直接插入排序算法是稳定的。

参考资料：《疯狂Java程序员的基本修养》 --李刚

《数据结构（Java版）》 --梁明志编著

《Java算法（第三版,第一卷）》 Robert Sedgewick 著