c语言——直接插入排序实现(时间复杂度与空间复杂度分析)

本文深入解析C语言实现的直接插入排序算法,包括升序和降序的代码示例,详细阐述了算法原理,时间复杂度分析及稳定性讨论。

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c语言——直接插入排序

插入排序就是将一个记录插入到已排好序的序列中,从而得到一个新的有序序列。

哪里有一个排好序的序列

那问题是我们要排序的是一个数组,哪里来一个排好序的序列呢?这时,我们可以把数组下标为0的元素想像成一个有序的数组,这个数组内只有他一个元素,所以,它总是有序的。后面的元素和他比较。
以升序为例在这里插入图片描述

升序

//升序
void InsertSort(int arr[],int len)
{

	for (int i = 1; i < len; ++i)
	{

		if (arr[i] < arr[i - 1])
		{
			int temp = arr[i];
			int j = i - 1;
			for (; j >= 0 && temp < arr[j]; j --)
			{
				arr[j + 1] = arr[j];
			}

			arr[j + 1] = temp;

		}

	}

}

运行,

4 2 8 0 5 7 1 3 9
0 1 2 3 4 5 7 8 9

降序

void InsertSort(int arr[],int len)
{

	for (int i = 1; i < len; ++i)
	{

		if (arr[i] > arr[i - 1])
		{
			int temp = arr[i];
			int j = i - 1;
			for (; j >= 0 && temp > arr[j]; j --)
			{
				arr[j + 1] = arr[j];
			}

			arr[j + 1] = temp;

		}

	}

}

运行

4 2 8 0 5 7 1 3 9
9 8 7 5 4 3 2 1 0

完整代码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>

void printArray(int arr[],int len)
{
	for (int i = 0; i < len; ++i)
	{
		printf("%d ",arr[i]);
	}
	printf("\n");
}


void InsertSort(int arr[],int len)
{

	for (int i = 1; i < len; ++i)
	{

		if (arr[i] > arr[i - 1])
		{
			int temp = arr[i];
			int j = i - 1;
			for (; j >= 0 && temp > arr[j]; j --)
			{
				arr[j + 1] = arr[j];
			}

			arr[j + 1] = temp;

		}

	}

}


void  test()
{
	int arr[] = { 5, 3, 9, 2, 1, 3 };
	int len = sizeof(arr) / sizeof(int);
	printArray(arr, len);
	InsertSort(arr, len);
	printArray(arr, len);
}

int main(){

	test();

	system("pause");
	return EXIT_SUCCESS;
}

时间复杂度

在这里插入图片描述

空间复杂度

直接插入排序中只使用了i,j,tmp这三个辅助元素,与问题规模无关,空间复杂度为 O(1) \textit{O(1)} O(1)

是否是稳定排序

相同元素的相对位置不变,如果两个元素相同,插入元素放在相同元素后面。是一种稳定排序。

参考

插入排序–直接插入排序

### C语言实现直接插入排序在PTA平台上的相关内容 #### 代码示例 以下是基于PTA平台上常见的简化版直接插入排序的C语言实现: ```c #include <stdio.h> int main() { int n, j, i, x; scanf("%d", &n); // 特殊情况处理:当数组为空时,直接插入新元素 if (n == 0) { scanf("%d", &x); printf("%d ", x); return 0; } // 定义动态数组用于存储已有的数据 int a[n + 1]; for (i = 0; i < n; i++) { scanf("%d", &a[i]); } scanf("%d", &x); // 插入操作的核心部分 for (i = n - 1; i >= 0; i--) { if (x > a[i]) { // 如果当前值大于某个已有元素,则找到了合适位置 a[i + 1] = x; break; } else { // 否则将较大的元素向后移动 a[i + 1] = a[i]; } if (i == 0) { // 边界条件:如果遍历到最后仍未找到合适位置 a[0] = x; } } // 输出最终结果 for (i = 0; i < n + 1; i++) { printf("%d ", a[i]); } return 0; } ``` 此代码实现直接插入排序的思想[^1]。具体来说,在给定一组已经排好序的数据的基础上,新增加一个数值`x`,将其按照从小到大的顺序插入到正确的位置。 --- #### 关键点解析 1. **初始化阶段** 输入整数`n`表示现有数组长度以及后续输入的具体数值序列。对于边界情况即`n=0`的情况进行了单独处理,此时无需任何比较直接输出新增加的数值即可[^3]。 2. **核心逻辑——寻找插入点** 使用从后向前扫描的方法逐一比较新增加的数值原数组中的每一个成员。一旦发现某处满足`x>a[i]`的关系就确定此处作为目标插入点,并结束循环;反之不断把更大的那些成员往后推移腾出空间来放置新的元素[^3]。 3. **特殊情形考量** 需要注意的是,当新增加的数值要么是最小值要么是最大值这两种极端状况下的额外判定语句可以省略掉从而使得整体结构更加简洁明了[^3]。 4. **时间复杂度分析** 平均情况下该算法时间复杂度为O(n),其中最坏的情况下(如逆序排列),需要执行大约\( \frac{n*(n+1)}{2} \)次基本运算[^1]。 ---
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