十大经典排序算法——插入排序 （Java、JavaScript、PHP、Python、Go语言实现）

十大经典排序算法之——插入排序

本文主要介绍十大经典排序算法中的“插入排序”，并附上插入排序算法的Java、JavaScript、PHP、Python、Go语言实现。

1、十大经典排序算法介绍

排序算法可以分为内部排序和外部排序，内部排序是数据记录在内存中进行排序，而外部排序是因排序的数据很大，一次不能容纳全部的排序记录，在排序过程中需要访问外存。常见的内部排序算法有：插入排序、希尔排序、选择排序、冒泡排序、归并排序、快速排序、堆排序、基数排序等。

2、十大经典排序算法比较

注：关于时间复杂度

1.平方阶 (O(n2)) 排序 各类简单排序：直接插入、直接选择和冒泡排序。
2.线性对数阶 (O(nlog2n)) 排序 快速排序、堆排序和归并排序。
3.O(n1+§)) 排序，§ 是介于 0 和 1 之间的常数。希尔排序。
4.线性阶 (O(n)) 排序 基数排序，此外还有桶、箱排序。

注：关于稳定性

稳定性：排序后 2 个相等键值的顺序和排序之前它们的顺序相同

稳定的排序算法：冒泡排序、插入排序、归并排序和基数排序。

不是稳定的排序算法：选择排序、快速排序、希尔排序、堆排序。

相关名词解释：n：数据规模，k：“桶”的个数，In-place：占用常数内存，不占用额外内存，Out-place：占用额外内存。

3、细说插入排序

3.1 插入排序介绍

插入排序的代码可能不如之前说的冒泡排序和选择排序那么好理解，但是插入排序算法的原理应该是最容易理解的了。插入排序是一种最简单、最直观的排序算法，它的工作原理是通过构建有序序列，对于未排序的数据，在已排序序列中从后向前扫描，找到对应的位置，插入，实现排序。

插入排序和冒泡排序一样，也有一种优化算法，叫做折半插入。

3.2 插入排序算法步骤

1.将第一待排序序列第一个元素看做一个有序序列，把第二个元素到最后一个元素当成是未排序序列。
2.从头到尾依次扫描未排序序列，将扫描到的每个元素插入有序序列的适当位置。（如果待插入的元素与有序序列中的某个元素相等，则将待插入元素插入到相等元素的后面。）

3.3 插入排序动画演示

从这张动图我们可以清晰、形象得看出“插入排序”的“插入”意义所在：对于每个待排序的元素，在已排好的序列中寻找正确的位置，再将该原素插入，实现排序，重复上述，直到所有元素都排好序为止。

3.4 插入排序算法的代码实现

3.4.1 Java实现

public class InsertSort implements IArraySort {

    @Override
    public int[] sort(int[] sourceArray) throws Exception {
        // 对 arr 进行拷贝，不改变参数内容
        int[] arr = Arrays.copyOf(sourceArray, sourceArray.length);

        // 从下标为1的元素开始选择合适的位置插入，因为下标为0的只有一个元素，默认是有序的
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {

            // 记录要插入的数据
            int tmp = arr[i];

            // 从已经排序的序列最右边的开始比较，找到比其小的数
            int j = i;
            while (j > 0 && tmp < arr[j - 1]) {
                arr[j] = arr[j - 1];
                j--;
            }

            // 存在比其小的数，插入
            if (j != i) {
                arr[j] = tmp;
            }

        }
        return arr;
    }
}

3.4.2 JavaScript实现

function insertionSort(arr) {
   var len = arr.length;
   var preIndex, current;
   for (var i = 1; i < len; i++) {
       preIndex = i - 1;
       current = arr[i];
       while(preIndex >= 0 && arr[preIndex] > current) {
           arr[preIndex+1] = arr[preIndex];
           preIndex--;
       }
       arr[preIndex+1] = current;
   }
   return arr;
}

3.4.3 PHP实现

function insertionSort($arr)
{
    $len = count($arr);
    for ($i = 1; $i < $len; $i++) {
        $preIndex = $i - 1;
        $current = $arr[$i];
        while($preIndex >= 0 && $arr[$preIndex] > $current) {
            $arr[$preIndex+1] = $arr[$preIndex];
            $preIndex--;
        }
        $arr[$preIndex+1] = $current;
    }
    return $arr;
}

3.4.4 Python实现

def insertionSort(arr):
    for i in range(len(arr)):
        preIndex = i-1
        current = arr[i]
        while preIndex >= 0 and arr[preIndex] > current:
            arr[preIndex+1] = arr[preIndex]
            preIndex-=1
        arr[preIndex+1] = current
    return arr

3.4.5 Go语言实现

func insertionSort(arr []int) []int {
	for i := range arr {
		preIndex := i - 1
		current := arr[i]
		for preIndex >= 0 && arr[preIndex] > current {
			arr[preIndex+1] = arr[preIndex]
			preIndex -= 1
		}
		arr[preIndex+1] = current
	}
	return arr
}

4、插入排序总结

插入排序：将第一待排序序列第一个元素看做一个有序序列，对未排序序列中的每一个元素在有序序列中寻找正确的位置，将元素插入序列，实现排序，是稳定的排序算法。

5、其他排序算法

这里给出十大经典排序算法中的其他排序算法文章链接供参考、学习

冒泡排序：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_43876206/article/details/89488568
选择排序：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_43876206/article/details/89488999
插入排序：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_43876206/article/details/89489021
希尔排序：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_43876206/article/details/89490445
归并排序：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_43876206/article/details/89501450
快速排序：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_43876206/article/details/89501766

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