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标题: 【保姆级图解】插入排序 算法详解:直接插入排序、希尔排序 [打印本页]

作者: 耶耶耶耶耶    时间: 2025-4-11 07:12
标题: 【保姆级图解】插入排序 算法详解:直接插入排序、希尔排序
 总体引入

在盘算机科学的算法领域中,排序是一项基础且重要的操纵。它旨在将一组无序的数据元素重新分列为有序序列,以满足特定的次序要求,如升序或降序。常见的排序算法可分为差异类别,像插入排序,包罗直接插入排序和希尔排序;选择排序,有直接选择排序和堆排序;交换排序,涵盖冒泡排序和快速排序;还有归并排序 。这些算法各有特点,实用于差异的应用场景,接下来让我们深入相识它们。
 

插入排序引入

想象你整理扑克牌时,会从一堆牌里一张一张拿出来,按次序插到已经整理好的牌堆符合位置 。编程里的插入排序差不多也是这个原理。它把数据分成已排序和未排序两部分,从 未排序部分取元素,在已排序部分找到符合位置插入,不断重复,直到全部元素都排好序,就像把乱序的扑克牌整理成有序的一样。

一、直接插入排序(Insertion Sort)

算法头脑
将数组分为“已排序”和“未排序”两部分,逐个将未排序部分的元素插入到已排序部分的精确位置。

代码解析
  1. void InsertSort(int* arr, int n) {
  2.     for (int i = 0; i < n - 1; i++) {  // 从第一个元素开始遍历到倒数第二个元素
  3.         int end = i;                   // 已排序部分的末尾索引
  4.         int tmp = arr[end + 1];        // 待插入元素(未排序部分的第一个元素)
  5.         while (end >= 0) {             // 向前寻找插入位置
  6.             if (arr[end] > tmp) {      // 若当前元素大于待插入元素,则后移
  7.                 arr[end + 1] = arr[end];
  8.                 end--;
  9.             } else {                   // 找到合适位置,退出循环
  10.                 break;
  11.             }
  12.         }
  13.         arr[end + 1] = tmp;            // 插入元素到正确位置
  14.     }
  15. }
复制代码
步骤说明
复杂度分析

实用场景
数据量小或基本有序时效率高,稳定且简单。

二、希尔排序(Shell Sort)

算法头脑
希尔排序是对直接插入排序的一种改进算法,它通过将待排序的数组按照一定的隔断(称为增量)举行分组,对每组分别举行直接插入排序,逐步缩小增量,当 gap > 1 时都是预排序,⽬的是让数组更接近于有序。当 gap == 1 时,数组已经接近有序的了,如许就会很快。如许整体⽽⾔,可以达到优化的结果。


代码解析
  1. void ShellSort(int* arr, int n) {
  2.     int gap = n;                       // 初始间隔设为数组长度
  3.     while (gap > 1) {                  // 循环直到间隔为1(最后一次完整插入排序)
  4.         gap = gap / 3 + 1;            // 动态调整间隔(常见增量方式)
  5.         for (int i = 0; i < n - gap; i++) {  // 对所有间隔分组进行插入排序
  6.             int end = i;               // 当前组的已排序末尾
  7.             int tmp = arr[end + gap]; // 待插入元素
  8.             while (end >= 0) {        // 组内插入排序
  9.                 if (arr[end] > tmp) {  
  10.                     arr[end + gap] = arr[end];
  11.                     end -= gap;        // 跨间隔移动
  12.                 } else {
  13.                     break;
  14.                 }
  15.             }
  16.             arr[end + gap] = tmp;      // 插入元素
  17.         }
  18.     }
  19. }
复制代码
步骤说明
复杂度分析

实用场景
中等规模数据,对稳定性无要求,优于直接插入排序。

测试案例

  1. void test01() {
  2.     int arr[] = {9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0};
  3.     int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
  4.     // InsertSort(arr, size);
  5.      ShellSort(arr, size);
  6.     for (int i = 0; i < size; i++) {
  7.         printf("%d ", arr[i]);  // 输出:0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
  8.     }
  9. }
复制代码
运行结果
无论调用哪个排序函数,最终输出均为有序数组 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9。

总结


理解基础排序算法的实现有助于掌握更复杂的排序技术,现实应用中可根据数据特征选择符合的算法。

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