JAVA之插入排序和希尔排序的快速学习

本文深入探讨了插入排序的基本原理及其优化方法,同时介绍了希尔排序作为插入排序的高效改进版,通过设置间隔增量对数据元素分组进行排序,提高了排序效率。

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插入排序和希尔排序的学习

插入排序

(1)排序思路
从待排序的数据元素的第二个元素开始,向前进行搜索,如果发现前面的数据元素大于第二个元素就进行交换操作,第二个元素搜索完就从第三个元素开始继续向前搜索并交换(通过交换来保证前面的元素都具有顺序),以此类推完成排序过程。
例如对 24,6,34,12,20进行排序的过程如下

在这里插入图片描述
(2)实现代码

public static void insertSort(int[] arr){
    for(int i=1;i<arr.length;i++){
        for(int j=i-1;j>=0;j--){
            if(arr[j]>arr[j+1]){
                int t=arr[j];
                arr[j]=arr[j+1];
                arr[j+1]=t;
            }
        }
    }
}

插入排序的优化
(1)优化思路
上述的插入排序的方法,数据元素互相交换的次数过多,导致性能下降。我们可以进行一些改进,可以增加一个变量,这个变量存放每一次循环的开始元素,该元素之前大于它的元素进行后移,当出现比该元素小的元素时,则开始元素就放置在比它小的元素的后面即可。
(2)实现代码

public static void insertSort2(int[] arr){
    for(int i=1;i<arr.length;i++){
        int a=arr[i]; //存放每次循环的开始元素
        int pos=i-1; //指向开始元素的前一个元素
        while(pos>=0&&arr[pos]>a){
            arr[pos+1]=arr[pos];
            pos--;
        }
        arr[pos+1]=a;
    }
}

希尔排序(缩小增量排序)

(1)排序思路
希尔排序时插入排序算法的一种更高效的改进版本,它按照一定的间隔增量将数据元素分组,每一组都进行插入排序。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,算法便就会结束。
希尔排序的一次排序的过程如下
在这里插入图片描述
(2)实现代码

public static void shellSort(int[] arr){
    int gap=arr.length; //设定gap为间隔增量变量
    while(true){
        gap/=2;//首次希尔排序间隔默认定义为排序数组长度的一半
        for(int i=0;i<gap;i++){
            //没一次依据间隔划分的数组元素之间要进行一次插入排序
            //插入排序要考虑同一组的数据元素的间隔,并不是普通插入排序间隔为1,这点要考虑清楚
            for(int j=i+gap;j<arr.length;j+=gap){
                int t=arr[j];
                int pos=j-gap;
                while(pos>=0&&arr[pos]>t){
                    arr[pos+gap]=arr[pos];
                    pos-=gap;
                }
                arr[pos+gap]=t;
            }
        }
        if(gap==1){
            break;//当间隔变为1的时候代表希尔排序完成,所以结束循环,算法结束。
        }
    }
}
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