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算法排序系列之插入排序

編輯:C++入門知識

算法排序之插入排序
基本思想

一般來說,插入排序都采用in-place在數組上實現。具體算法描述如下:

從第一個元素開始,該元素可以認為已經被排序
取出下一個元素,在已經排序的元素序列中從後向前掃描
如果該元素(已排序)大於新元素,將該元素移到下一位置
重復步驟3,直到找到已排序的元素小於或者等於新元素的位置
將新元素插入到該位置後
重復步驟2~5

動態演示

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使用插入排序為一列數字進行排序的過程

時間復雜度分析
  如果目標是把n個元素的序列升序排列,那麼采用插入排序存在最好情況和最壞情況。最好情況就是,序列已經是升序排列了,在這種情況下,需要進行的比較操作需(n-1)次即可。最壞情況就是,序列是降序排列,那麼此時需要進行的比較共有n(n-1)/2次。插入排序的賦值操作是比較操作的次數減去(n-1)次。平均來說插入排序算法復雜度為O(n2)。因而,插入排序不適合對於數據量比較大的排序應用。但是,如果需要排序的數據量很小,例如,量級小於千,那麼插入排序還是一個不錯的選擇。 插入排序在工業級庫中也有著廣泛的應用,在STL的sort算法和stdlib的qsort算法中,都將插入排序作為快速排序的補充,用於少量元素的排序(通常為8個或以下)。


算法改進

一.如果比較操作的代價比交換操作大的話,可以采用二分查找法來減少比較操作的數目。該算法可以認為是插入排序的一個變種,稱為二分查找排序

二.查找比較操作和記錄移動操作交替地進行的方法
具體做法:
     將待插入記錄R[i]的關鍵字從右向左依次與有序區中記錄R[j](j=i-1,i-2,…,1)的關鍵字進行比較:
     ① 若R[j]的關鍵字大於R[i]的關鍵字,則將R[j]後移一個位置;
      ②若R[j]的關鍵字小於或等於R[i]的關鍵字,則查找過程結束,j+1即為R[i]的插入位置。
     關鍵字比R[i]的關鍵字大的記錄均已後移,所以j+1的位置已經騰空,只要將R[i]直接插入此位置即可完成一趟直接插入排序。

 

算法C實現
[cpp]
void insertion_sort(char array[], int first, int last) 

       int i,j; 
       int temp; 
       for (i = first+1; i<=last;i++) 
       { 
               temp = array[i]; 
               j=i-1; 
               //與已排序的數逐一比較,大於temp時,該數向後移  
               while((j>=first) && (array[j] > temp))  //當first=0,j循環到-1時,由於[[短路求值]],不會運算array[-1]  
               { 
                       array[j+1] = array[j]; 
                       j--; 
               } 
               array[j+1] = temp;      //被排序數放到正確的位置  
       } 

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