希尔排序：深度剖析与应用

最新推荐文章于 2025-06-13 18:52:15 发布

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分类专栏：排序算法文章标签：排序算法算法数据结构

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希尔排序：深度剖析与应用

在 Java 编程的算法世界里，排序算法占据着重要的地位。希尔排序作为一种高效且独特的排序算法，在许多场景中发挥着关键作用。今天，我们就一同深入探索 Java 中的希尔排序。

一、希尔排序的概念

希尔排序（Shell Sort）也称为递减增量排序算法，是插入排序的一种改进版本。插入排序在处理小规模数据或部分有序的数据时表现尚可，但对于大规模的无序数据，效率较低。希尔排序通过将原始数据分成多个子序列，对每个子序列进行插入排序，从而改善了插入排序的性能。

二、希尔排序的原理

希尔排序的核心在于间隔序列的设定。它会先选取一个小于数组长度的步长gap，然后将数组元素按照步长分组。例如，当gap = 3时，数组元素会被分为 3 组，分别是(a[0], a[3], a[6]...)、(a[1], a[4], a[7]...)、(a[2], a[5], a[8]...)。接着对每个分组进行插入排序，这使得数据在宏观上逐渐趋于有序。随着排序的进行，步长gap会逐渐减小，当gap最终变为 1 时，实际上就是对整个数组进行一次普通的插入排序。但由于前面的分组排序已经使数据基本有序，所以此时的插入排序效率会大大提高。

三、Java 代码实现

public class ShellSort {

    public static void main(String[] args) {

        int[] array = {
            64,
            34,
            25,
            12,
            22,
            11,
            90
        };

        shellSort(array);

        for (int num: array) {

            System.out.print(num + " ");

        }

    }

    public static void shellSort(int[] arr) {

        int n = arr.length;

        for (int gap = n / 2; gap > 0; gap /= 2) {

            for (int i = gap; i < n; i++) {

                int temp = arr[i];

                int j;

                for (j = i; j >= gap && arr[j - gap] > temp; j -= gap) {

                    arr[j] = arr[j - gap];

                }

                arr[j] = temp;

            }

        }

    }

}

在这段代码中，外层循环控制步长gap的变化，从初始的n / 2开始，每次减半，直到gap为 1。内层循环则在每个步长下，对分组后的子序列进行插入排序。