算法系列之直接插入排序

什么是排序

这里是排序算法的第一篇,那么,我们先来回顾一下什么是排序?

顾名思义,排序就是把由一系列元素组成的列表按指定的规则排列。

什么是插入排序?为什么要使用?

简单的说,插入排序就是把无序的元素插入到有序的元素当中。

插入排序的过程

关于这个,《算法导论》中举了一个特为形象的例子,插入排序就如同你在打扑克时摸牌一样,手里的牌是有序的,而你刚摸得牌是是随机的,需要你插入到已经排好序的扑克牌中,这就是插入排序。

YouTube有一个很好的视频:https://www.youtube.com/watch?v=DFG-XuyPYUQ

伪代码

for i ← 1 to length(A) - 1   
    j ← i   
    while j > 0 and A[j-1] > A[j]    
        swap A[j] and A[j-1]    
        j ← j - 1    
    end while    
end for    

C语言的实现

//插入排序
void insertSort(RecordList *L)
{
    printf("开始插入排序...\n");
    
    //1、初始时刻,第一个元素本来假设是有序的
    //2、从第二个元素开始, 依次循环插入
    //3、可以将元素看成两部分,已经排好序的和尚未排序的,每次从尚未排好序的元素中取出元素和已经排好序的比较,插入到指定位置
    for (int i = 1; i < L->length; i++) {
        int j = i;
        while (j > 0 && (L->record[j-1].key) > (L->record[j].key)) {
            int temp;
            temp = L->record[j-1].key;
            L->record[j-1].key = L->record[j].key;
            L->record[j].key = temp;
            --j;
        }
    }
    
    printf("排序完成\n");
}

运行结果:

正在插入数据7,其他信息0
插入后当前长度:1
正在插入数据9,其他信息1
插入后当前长度:2
正在插入数据3,其他信息2
插入后当前长度:3
正在插入数据8,其他信息3
插入后当前长度:4
正在插入数据0,其他信息4
插入后当前长度:5
正在插入数据2,其他信息5
插入后当前长度:6
正在插入数据4,其他信息6
插入后当前长度:7
正在插入数据8,其他信息7
插入后当前长度:8
正在插入数据3,其他信息8
插入后当前长度:9
正在插入数据9,其他信息9
插入后当前长度:10
原始记录表:
关键字     原始位置
7       0
9       1
3       2
8       3
0       4
2       5
4       6
8       7
3       8
9       9
开始插入排序...
排序完成
直接插入排序后的记录表:
关键字     原始位置
0       0
2       1
3       2
3       3
4       4
7       5
8       6
8       7
9       8
9       9

详见我的Github:( https://github.com/terwer/data-structure/tree/master/sort/InsertionSort ),可以直接下载后用XCode打开运行。

时间复杂度分析

可以看出,一次循环就完成了排序,因此插入排序的时间复杂度为O(1)

插入排序的优缺点总结

优点:

1、插入排序对于小数据集合很有效,这个很好理解,因为需要遍历length-1次,所以数据量太大肯定不太高效。

2、比大多数O((n^2))的算法(比如冒泡排序、选择排序)要高效。

3、自适应排序,对于若干个已经排好序并且不大于k的集合,它的时间复杂度时是O(nk)

4、稳定。插入排序是稳定的,排序之后不会改变元素原来的相对顺序。

5、原地排序。插入排序的时间复杂度为O(1)

6、他是在线算法。关于在线算法,StackOverflow有一个很好的解答:( http://stackoverflow.com/questions/11496013/what-is-the-difference-between-an-on-line-and-off-line-algorithm )。

原文来自我的博客:http://www.terwer.com/direct-insertion-sort.html

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