c++几种基本的插入排序(图文)
1.插入排序
插入排序(Insertion Sort)是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是通过构建有序序列,对于未排序数据,在已排序序列中从后向前扫描,找到相应位置并插入。插入排序在实现上,通常采用in-place排序(即只需用到O(1)的额外空间的排序),因而在从后向前扫描过程中,需要反复把已排序元素逐步向后挪位,为最新元素提供插入空间。
时间复杂度:O(n^2);
算法描述:
1.从第一个元素开始,该元素可以认为已经被排序
2.取出下一个元素,在已经排序的元素序列中从后向前扫描
3.如果该元素(已排序)大于新元素,将该元素移到下一位置
4.重复步骤3,直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置
5.将新元素插入到该位置后
6.重复步骤2~5
动画演示:
作者:Swfung8
算法演示:
/* **直接插入排序 */ void InsertSort(int a[], int len) { int i, j, key; for(i = 1; i < len; ++i){ key = a[i]; for(j = i-1; j >=0; --j){ if(a[j] > key) a[j+1] = a[j]; else break; } a[j+1] = key; } }
2.折半插入排序
折半插入排序(binary insertion sort)是对插入排序算法的一种改进,所谓排序算法过程,就是不断的依次将元素插入前面已排好序的序列中。时间复杂度O(n^2);
算法描述:
在将一个新元素插入已排好序的数组的过程中,寻找插入点时,将待插入区域的首元素设置为a[low],末元素设置为a[high],则轮比较时将待插入元素与a[m],其中m=(low+high)/2相比较,如果比参考元素大,则选择a[low]到a[m-1]为新的插入区域(即high=m-1),否则选择a[m+1]到a[high]为新的插入区域(即low=m+1),如此直至low<=high不成立,即将此位置之后所有元素后移一位,并将新元素插入a[high+1]
算法演示:
/* **折半插入排序 */ void BinsertSort(int a[], int len) { int i, j; int low, high, mid; int key; for(i = 1; i < len; i++){ key = a[i]; low = 1; high = i-1; while (low <= high){ mid = (low+high)/2; if(key < a[mid]) high = mid-1; else low = mid+1; } for(j = i-1; j >=high+1; --j) a[j+1] = a[j]; a[high+1] = key; } }
3.希尔排序
希尔排序,也称为递减增量排序算法,是插入排序的一种高效的改进版本。
希尔排序是一种稳定的排序算法,时间复杂度为O(n^3/2);
希尔算法是基于插入排序的一下两点性质而提出改进方法的:
*插入排序在对几乎已经排好的数据操作时,效率高,即可达到线性排序的效率;
*但插入排序一般来说是低效的,因为插入排序每次只能将数据移动一位;
算法描述:
1.先取一个正整数 d1(d1 < n),把全部记录分成 d1 个组,所有距离为 d1 的倍数的记录看成一组,然后在各组内进行插入排序
2.然后取 d2(d2 < d1)
3.重复上述分组和排序操作;直到取 di = 1(i >= 1) 位置,即所有记录成为一个组,最后对这个组进行插入排序。一般选 d1 约为 n/2,d2 为 d1 /2, d3 为 d2/2 ,…, di = 1。
动画演示:
1.假设有数组 a = [80, 93, 60, 12, 42, 30, 68, 85, 10],首先取 d1 = 4,将数组分为 4 组,如下图中相同颜色代表一组:
2.然后分别对 4 个小组进行插入排序,排序后的结果为:
3.然后,取 d2 = 2,将原数组分为 2 小组,如下图:
4.然后分别对 2 个小组进行插入排序,排序后的结果为:
5.最后,取 d3 = 1,进行插入排序后得到最终结果:
算法演示:
/* **希尔排序 */ void ShellSort(int a[], int n) { int i, j, gap; for(gap = n/2; gap>0; gap /= 2) //步长 for(i = 0; i < gap; ++i){ for(j = i+gap; j<n;j+=gap){ if(a[j] < a[j-gap]){ int temp = a[j]; int k = j-gap; while(k>=0 && a[k] > temp){ a[k+gap] = a[k]; k -= gap; } a[k+gap] = temp; } } } }
4.example code:
int main() { int i; int a[] = {80, 93, 60, 12, 42, 30, 68, 85, 10}; InsertSort(a, sizeof(a)/sizeof(a[0])); for(i = 0; i < sizeof(a)/sizeof(a[0]); ++i) printf("%d ", a[i]); printf("\n"); BinsertSort(a, sizeof(a)/sizeof(a[0])); for(i = 0; i < sizeof(a)/sizeof(a[0]); ++i) printf("%d ", a[i]); printf("\n"); ShellSort(a, sizeof(a)/sizeof(a[0])); for(i = 0; i < sizeof(a)/sizeof(a[0]); ++i) printf("%d ", a[i]); printf("\n"); return 0; }