直接插入排序算法——C/C++

直接插入排序

1. 插入排序（Insertion-Sort）

每次将一个待排序的数据按照大小插入到前面已经排好序的适当位置，直到全部数据插入完成为止。

2. 插入排序的步骤

2.1、建立一个哨兵（即临时变量），把要插入的数据赋给它。
2.2、插入数据从后面开始比较，如果大于前面的就记录下标，并将数据后移，直到插入数据碰到比它小的。
2.3、将临时变量赋值给当前记录下标。
2.4、for循环即完成全部数据插入。

3. 插入排序动图演示

4. 完整代码

4.1. 核心函数

排序函数：void insert_sort(int* array, int size)

4.2. 代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> // rand() srand()
#include <time.h>   // time()

void display(int* array, int size); // 打印函数
int  check(int* array, int size);   // 检查函数

/**
 * @brief 插入排序
 *
 * @param array        数组首地址
 * @param size         数组大小
 */
void insert_sort(int* array, int size)
{
    for (int i = 1; i < size; i++) {        // 第 1 个数肯定是有序的，从第 2 个数开始遍历，依次插入有序序列
        int temp = array[i];                // 取出第 i 个数，和前 i-1 个数比较后，插入合适位置
        int j    = i - 1;                   // 因为前 i-1 个数都是从小到大的有序序列，所以只要当前比较的数 (array[j]) 比 temp 大，就把这个数后移一位
        while (j >= 0 && array[j] > temp) { // 当 j < 0 或 array[j] < temp(array[i]) 时终止
            array[j + 1] = array[j];        // 将大于 temp(array[i]) 的数据后移
            j--;                            // 向前比较
        }                                   // 结束循环
        array[j + 1] = temp;                // array[i]插入到正确的位置上
    }
}

int main()
{
    // 测试用例
    // int array[]    = {49, 38, 65, 97, 76, 13, 27, 49, 10};
    // int array_size = sizeof(array) / sizeof(array[0]);
    // printf("%d \n", array_size);
    // printf("排序前数组：");
    // display(array, array_size);
    // insert_sort(array, array_size);
    // printf("排序后数组：");
    // display(array, array_size);

    // 随机测试
    int array_num  = 20;             // 数组数量
    int array_size = 20;             // 数组大小
    int array[array_size];           // 数组初始化
    srand((unsigned int)time(NULL)); // 随机数种子，保证每次不一样
    for (int i = 0; i < array_num; i++) {
        for (int j = 0; j < array_size; j++) {
            array[j] = rand() % 1000; // 随机生成数大小 0~999
        }
        printf("原来的数组：");
        display(array, array_size);
        insert_sort(array, array_size);
        printf("排序后数组：");
        display(array, array_size);
        // 检测排序结果
        if (check(array, array_size) != 0) {
            exit(-1);
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

/**
 * @brief 打印函数
 *
 * @param array        数组首指针
 * @param size         数组大小
 */
void display(int* array, int size)
{
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", array[i]);
    }
    printf("\n");
}

/**
 * @brief 检查函数，从小到大
 *
 * @param array        数组首指针
 * @param size         数组大小
 */
int check(int* array, int size)
{
    for (int i = 0; i < size - 1; i++) {
        if (array[i] > array[i + 1]) {
            printf("sort array fail...\n");
            return -1;
        }
    }
    printf("sort array success...\n");
    return 0;
}

5. 结果展示

（显示每一次插入信息）

6. 算法分析

时间复杂度：平均O(n^2)，最好O(n)， 最坏O(n^2)
空间复杂度：O(1)
稳定性：稳定