Python 排序算法之希尔排序(4/8)

建议先点击查看 插入法 ,再看希尔排序。这个算法大致思路是:
基本思想是:先比较距离远的元素,而不是像简单交换排序算法那样先比较相邻的元素,这样可以快速减少大量的无序情况,从而减轻后续的工作。被比较的元素之间的距离逐步减少,直到减少为1,这时的排序变成了相邻元素的互换。
可以先看看这个趣味演示视频再看代码:
http://v.youku.com/v_show/id_XNTA3NDUxMjcy.html

代码如下:

# 以下是插入法,两者做个对比:

def insert_sort(lst):
    for i in range(1, len(lst)):  
        if lst[i-1] > lst[i]:     
            index = i            
            temp = lst[i]      
            while lst[index-1] > temp and index > 0:  
                lst[index] = lst[index - 1] 
                index -= 1        
            lst[index] = temp  
    return lst

# 这才是希尔排序
def shell_sort(lis):
    n = len(lis)
    gap = n // 2
    while gap > 0:
        for i in range(gap, n):
            index = i
            temp = lis[i]            
            while lis[index - gap] > temp and index >= gap:
                lis[index] = lis[index - gap]
                index -= gap
            lis[index] = temp
        gap = gap // 2
    return lis

核心的区别在于, insert 的步长始终是 1,而 shell 的步长是从大变小直到为1。insert 总是相邻的 2 个元素比较,而 shell 是较远的两个元素比较。

步长(gap)的选择会导致算法复杂度不同,我们就用 n/2 来。也就是每次步长减半,最后为 1。最坏情况的算法复杂度是 O(n^2)。

这个代码是很难现推的,也不建议现推。背下来好点。
记住大的框架是 while for while。

# 来一起背一遍。
def shell_sort(lst):
    n = len(lst)
    gap = n//2
    while gap > 0: 
# 以上三行死背。
        for i in range(gap, n):
            index = i
            temp = lst[i]
# 以上理解成把当前项拎出来。
            while temp < lst[index - gap] and index >= gap:
# 当前项比前一个项小才交换位置。并需要确保序号 index - gap >= 0,由此得到第二个条件。
                lst[index] = lst[index - gap]
# 前一项的值覆盖掉当前项。
                index -= gap
# 只要还在 while 循环,那么就继续和更靠前的项比较并把值覆盖给后一项。
            lst[index] = temp
# 最后跳出 while ,说明 index = 0 或者 temp 大于前项。
# 注意不是赋给 lst[index-gap],因为出循环的时候 index -= gap 了。
        gap = gap//2 - 1
    return lst

一定要注意第二个 while 循环中,是拿拎出来的 temp 一个个和间隔 gap 的元素比较,然后插入。因此不要写错 lst[index]。
还有 gap 最好不要 8,4,2,1这样,因为数字不互质,建议 gap = gap//2 -1 。
具体例子可以参考:
https://www.bilibili.com/video/av15961896?from=search&seid=14094459639601474645
从 05:45 开始。

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