java实现直接插入排序和二分法插入排序

本文详细解析了直接插入排序和二分法插入排序的算法原理及实现过程,通过具体的Java代码示例展示了两种排序方法的具体操作步骤,包括如何将一个元素插入到已排序的序列中,并对比了两种方法在比较次数和移动次数上的差异。
  1. 直接插入排序:第i趟排序将第i+1个元素temp插入到0-i的有序序列当中。将temp与0-i个有序元素向前进行比较,当0-i有序元素中的第j个元素小于temp时,将第j+1至i个元素向后移动一位,同时将temp插入到j+1中。重复上述步骤i趟完成排序。
  2. 二分法插入排序:将上述temp与0-i个有序元素进行比较更改为使用二分查找找到temp插入的下标,减少比较次数,但移动次数不变。
public class InsertSort {

    private static void insertSort1(int[] a){
        //i为排序第i趟,同时为已经有序的数据序列的右边界元素;temp为该趟需要插入的元素
        for (int i = 0;i < a.length-1;i++){
            int temp = a[i + 1],j;
            //j代表temp与有序序列进行比较的下标,从有序序列最后一个元素开始
            for (j = i;j >= 0 && a[j] > temp;j--){
                a[j + 1] = a[j];
            }
            a[j + 1] = temp;
        }
    }

    private static void insertSort2(int[] a){
        //i为排序第i趟,同时为已经有序的数据序列的右边界元素;temp为该趟需要插入的元素
        for (int i = 0;i < a.length-1;i++){
            int temp = a[i + 1],j;
            //j代表temp与有序序列进行比较的下标,从有序序列最后一个元素开始
            for (j = i;j >= 0;j--){
                if (a[j] > temp){
                    a[j + 1] = a[j];
                }else{
                    break;
                }
            }
            a[j + 1] = temp;
        }
    }

    /**
     * 二分法插入排序
     * @param a 待排序数组
     */
    private static void binaryInsertSort(int[] a){
        //i为排序第i趟,同时为已经有序的数据序列的右边界元素;temp为该趟需要插入的元素
        for (int i = 0;i < a.length - 1;i++){
            int temp = a[i + 1];
            int start = 0;
            int end = i;
            while (start <= end){
                int mind = (end + start)/2;
                if (a[mind] > temp){
                    end = mind - 1;
                }else{
                    start = mind + 1;
                }
            }
            int j = i;
            //j代表temp与有序序列进行比较的下标,从有序序列最后一个元素开始至二分查找的start下标止
            //只有当temp小于有序序列边界元素时才发生移动,移动到下标start为止
            for (;j >= start && a[i] > temp;j--){
                a[j + 1] = a[j];
            }
            //当temp小于有序序列边界元素时,说明发生移动,将temp插入到start下标为止
            if (a[i] > temp){
                a[start] = temp;
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] a = new int[]{32,26,87,72,26,17,20,29,71,65,45,34,98,101,75,49,28,34,57,47,64,11,23,68,91};
        int[] b = new int[]{32,26,87,72,26,17,20,29,71,65,45,34,98,101,75,49,28,34,57,47,64,11,23,68,91};
        int[] c = new int[]{32,26,87,72,26,17,20,29,71,65,45,34,98,101,75,49,28,34,57,47,64,11,23,68,91};

        insertSort1(a);
        insertSort2(b);
        binaryInsertSort(c);

        System.out.println(Arrays.toString(a));
        System.out.println(Arrays.toString(b));
        System.out.println(Arrays.toString(c));
    }
}
[11, 17, 20, 23, 26, 26, 28, 29, 32, 34, 34, 45, 47, 49, 57, 64, 65, 68, 71, 72, 75, 87, 91, 98, 101]
[11, 17, 20, 23, 26, 26, 28, 29, 32, 34, 34, 45, 47, 49, 57, 64, 65, 68, 71, 72, 75, 87, 91, 98, 101]
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