希尔排序

参考链接

希尔排序是1959年由 D.L.Shell 提出来的,相对直接排序有较大的改进。希尔排序又叫缩小增量排序。

基本思想:

  1. 先将整个待排元素序列分割成若干个子序列(由相隔某个“增量”的元素组成的)分别进行直接插入排序,
  2. 然后依次缩减增量再进行排序,
  3. 待整个序列中的元素基本有序(增量足够小dk=)时,再对全体元素进行一次直接插入排序。
  4. 因为直接插入排序在元素基本有序的情况下(接近最好情况),效率是很高的,因此希尔排序在时间效率上比前两种方法有较大提高。

以n=10的一个数组49, 38, 65, 97, 26, 13, 27, 49, 55, 4为例

第一次 gap = 10 / 2 = 5

   49   38   65   97   26   13   27   49   55   4

   1A                       1B

       2A                       2B

             3A                      3B

                  4A                      4B

                       5A                      5B

1A,1B,2A,2B等为分组标记,数字相同的表示在同一组,大写字母表示是该组的第几个元素, 每次对同一组的数据进行直接插入排序。即分成了五组(49, 13) (38, 27) (65, 49) (97, 55) (26, 4)这样每组排序后就变成了(13, 49) (27, 38) (49, 65) (55, 97) (4, 26),下同。

第二次 gap = 5 / 2 = 2

排序后

   13   27   49   55   4    49   38   65   97   26

   1A        1B        1C        1D       1E

        2A        2B        2C       2D        2E

第三次 gap = 2 / 2 = 1

   4   26   13   27   38    49   49   55   97   65

   1A   1B   1C   1D   1E   1F   1G   1H    1I   1J

第四次 gap = 1 / 2 = 0 排序完成得到数组:

   4   13   26   27   38    49   49   55   65   97

算法的实现:

我们简单处理增量序列:增量序列d = {n/2 ,n/4, n/8 .....1} n为要排序数的个数即:

  1. 先将要排序的一组记录按某个增量d(n/2,n为要排序数的个数)分成若干组子序列,每组中记录的下标相差d.
  2. 对每组中全部元素进行直接插入排序,然后再用一个较小的增量(d/2)对它进行分组,在每组中再进行直接插入排序。
  3. 继续不断缩小增量直至为1,
  4. 最后使用直接插入排序完成排序。
extension Array where Element: Comparable {
    mutating func shellSort() {
        var gap = count / 2
        while gap > 0 {
            var i = gap
            while i < count {
                let insertValue = self[i]
                var prevIndex = i - gap
                /// 对i-gap, i,i+gap,i+gap+gap进行插入排序
                while prevIndex >= 0, insertValue < self[prevIndex] {
                    swapAt(prevIndex + gap, prevIndex)
                    prevIndex -= gap
                }
                
                i += 1
            }
            
            gap /= 2
        }
    }
}
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