Java实现希尔排序

希尔排序步长的选择很重要，不同的选择方式性能差异很大。为了做实验，生成一个长度为 0x400000（该数字为16进制）随机的整形数组，存放于硬盘上的文本文件内。每次排序均将此数组读入内存后，再排序，再将排序结果写入硬盘文件。只对排序操作计时，读文件和写文件不计时。

步长选择方式为最基本的1,2,4,8,16,32,64...size/2

在我的测试中，排序耗时7150毫秒

	private static void shellSort1(int[] a) {
		int size = a.length;
		for(int gap = size/2; gap>=1; gap /= 2) {
			for(int i=gap; i<size; i++) {
				int k;
				int temp = a[i];
				for(k = i-gap; k>=0 && a[k] > temp; k -= gap) {
					a[k+gap] = a[k];
				}
				a[k+gap] = temp;
			}
		}
	}

步长选择方式更改为特殊公式计算出的序列1,5,19,41,109,209,505,929,2161,3905...

在我的测试中，排序耗时930毫秒

	private static void shellSort2(int[] a) {
		int[] gaps = generateShellGaps(a.length / 2);
		for(int j=gaps.length-1; j>=0; j--) {
			for(int i=gaps[j]; i<a.length; i++) {
				int k;
				int temp = a[i];
				for(k = i-gaps[j]; k>=0 && a[k] > temp; k -= gaps[j]) {
					a[k+gaps[j]] = a[k];
				}
				a[k+gaps[j]] = temp;
			}
		}
	}
	
	private static int[] generateShellGaps(int max) {
		List<Integer> a = new ArrayList<>();
		List<Integer> b = new ArrayList<>();
		int x = 1;
		for(int i=1; x<max; i++) {
			a.add(x);
			x = (int) ((Math.pow(4, i) - Math.pow(2, i)) * 9 + 1);
		}
		x = 5;
		for(int i=1; x<max; i++) {
			b.add(x);
			x = (int) ((Math.pow(2, i+2) - 3) * Math.pow(2, i+2) + 1);
		}
		int i=0, j=0, k=0;
		int[] result = new int[a.size()+b.size()];
		while(i<a.size() && j<b.size()) {
			if(a.get(i) < b.get(j)) {
				result[k] = a.get(i);
				i++;
			}else {
				result[k] = b.get(j);
				j++;
			}
			k++;
		}
		while(i<a.size()) {
			result[k] = a.get(i);
			i++;
			k++;
		}
		while(j<b.size()) {
			result[k] = b.get(j);
			j++;
			k++;
		}
		return result;
	}

最后，调用系统自带的快速排序Arrays.sort(array)，耗时190毫秒，速度真是超级快。

希尔排序还可以用多线程实现，详见这篇文章：http://blog.youkuaiyun.com/andycpp/article/details/8592317