Python-希尔排序

本文介绍了希尔排序的概念、排序过程及其实现代码。希尔排序是插入排序的一种改进版本,通过设定不同的步长对数组进行分组并排序,最终实现整体排序。文章还提供了Python实现的示例代码,并讨论了其时间复杂度。

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一、概念。

       希尔排序是插入排序的一种。也称缩小增量排序,是直接插入排序算法的一种更高效的改进版本。希尔排序是非稳定排序算法。该方法因DL.Shell与1959年提出而得名。希尔排序是把记录按下标的一定增量分组,对每组使用直接插入排序算法排序;随着增量逐渐减少,每组包含的关键词越来越多,当增量减至1时,整个文件恰被分成一组,算法便终止。

二、排序过程。

       希尔排序的基本思想是:将数组列在一个表中并对列分别进行插入排序,重复这过程,不过每次用更长的列来进行。最后整个表就只有一列了。将数组转换至表是为了更好的理解这算法,算法本身还是使用数组进行排序。

       例如,假设有这样一组数[13, 14, 94, 33, 82, 25, 59, 94, 65, 23, 45, 27, 73, 25, 39, 10],如果我们以步长为5开始进行排序,我们可以通过将这列表放在有5列的表中来更好地描述算法,这样他们就应该看起来是这样的(竖着的元素是步长组成):

13 14 94 33 82
25 59 94 65 23
45 27 73 25 39
10

        然后我们对每列进行排序:

10 14 73 25 23
13 27 94 33 39
25 59 94 65 82
45

        将上述四行数字,依序接在一起时我们得到:[10, 14, 73, 25, 23, 13, 27, 94, 33, 39, 25, 59, 94, 65, 82, 45]。这时10已经移至正确位置了,然后再以3为步长进行排序:

10 14 73
25 23 13
27 94 33
39 25 59
94 65 82
45

        排序之后变为:

10 14 13
25 23 33
27 25 59
39 65 73
45 94 82
94

        最后以1步长进行排序(此时就是简单的插入排序了)

三、代码。

def shell_sort(alist):
    n = len(alist)
    # 初始步长
    gap = n // 2
    while gap > 0:
        # 按步长进行插入排序
        for i in range(gap, n):
            j = i
            # 插入排序
            while j >= gap and alist[j - gap] > alist[j]:
                alist[j - gap], alist[j] = alist[j], alist[j - gap]
                j -= gap
        # 得到新的步长
        gap = gap // 2


alist = [54, 26, 93, 17, 77, 31, 44, 55, 20]
shell_sort(alist)
print(alist)

四、时间复杂度。

        最优:根据步长序列的不同而不同

        最坏:O(n**2)

        稳定性:不稳定

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