插入排序:
基本思想:每次将一个待排序的元素,按其元素的大小插入到前面已经排好序的序列的适当位置,直到全部元素插完成为止。
直接插入排序:
基本思想:把n个待排序的元素看成为一个有序表和一个无序表,开始时有序表中只包含一个元素,无序表中包含有n-1个元素,排序过程中每次从无序表中取出第一个元素,把它的排序码依次与有序表元素的排序码进行比较,将它插入到有序表中的适当位置,使之成为新的有序表。
效率分析:首先从空间来看,它只需要一个元素的辅助空间,用于元素的位置交换,空间复杂度O(1)。从时间分析,首先外层循环要进行n-1次插入, 每次插入最少比较一次(正序), 移动0次;最多比较i次(包括同监视哨R[0]的比较),移动i+1次(逆序)(i=2,3,…,n)。因此,直接插入排序的时间复杂度为O(n2)。
直接插入算法的元素移动是顺序的,该方法是稳定的。
void InsertSort(int *arr, int len)
{
int tmp = 0;
for(int i = 1; i < len-1; ++i)
{
tmp = arr[i]; //保存无序序列第一个元素
int j = i-1;
//同有序序列最后一个元素比较,如果无序序列第一个元素小于有序序列最后一个元素,则后移
while(j >= 0 && arr[j] > tmp)
{
arr[j+1] = arr[j];
--j;
}
arr[j+1] = tmp;//找到无序序列第一个元素的合适位置,插入
}
}
希尔排序:
基本思想:先将整个待排元素序列分割成若干个子序列(由相隔某个“增量”的元素组成的)分别进行直接插入排序,待整个序列中的元素基本有序(增量足够小)时,再对全体元素进行一次直接插入排序。因为直接插入排序在元素基本有序的情况下(接近最好情况),效率是很高的,因此希尔排序在时间效率上有较大提高。
效率分析:虽然我们给出的算法是三层循环,最外层循环为log2n数量级,中间的for循环是n数量级的,内循环远远低于n数量级,因为当分组较多时,组内元素较少;此循环次数少;当分组较少时,组内元素增多,但已接近有序,循环次数并不增加。因此,希尔排序的时间复杂性在O(nlog2n)和O(n2 )之间,大致为O(n1. 3)。
由于希尔排序对每个子序列单独比较,在比较时进行元素移动,有可能改变相同排序码元素的原始顺序,因此希尔排序是不稳定的。
//子序列内部排序
void Shell(int* arr, int len, int dk)
{
int tmp = 0;
for(int i = dk; i < len-1; i += dk)
{
tmp = arr[i];
int j = i-dk;
while(j >= 0 && tmp < arr[j])
{
arr[j+dk] = arr[j];
j -= dk;
}
arr[j+dk] = tmp;
}
}
void ShellSort(int* arr, int len, int* dk, int dklen)
{
for(int i = 0; i < dklen; ++i)
{
Shell(arr, len, dk[i]);
}
}