前端算法之排序(三)---- 插入排序

写在前面
上一次我们学习了排序算法中的选择排序,接下来我们来看一下插入排序。

插入排序是一种原理非常直观的排序算法,具体来讲,插入排序会构造一个有序序列,在这个已排序的有序序列中从后往前扫描,找到未排序元素的相应位置并将其插入有序序列。

落实到具体做法上,给定一个数组arr = [1, 4, 3, 5, 2] ,我们把第一个元素看作已排序的序列,其余的元素看作未排序序列,从头到尾依次扫描,将扫描到的每个元素从后到前与已排序序列的元素进行比对,随后将其插入到有序序列的适当位置。(如果待插入的元素与有序序列中的某个元素相等,则将待插入元素插入到相等元素的后面。)

如果上面的文字依旧让你迷惑,那我们来看一个例子,这样能更好地解释插入排序地原理。

设数组 arr = [1, 4, 3, 5, 2] ,我们需要将数组中的数字按照从小到大的顺序重新排序。

第一轮排序:

arr[0] = 1为已排序数列,其余元素为未排序数列,我们依次扫描未排序数列。

arr[1] = 4与arr[0] = 1比对,4 > 1,因此放到1之后,此时:

已排序的有序数列变为:arr[0] = 1,arr[1] = 4

未排序数列变为: arr[2] =3,arr[3] = 5, arr[4] =2

第二轮排序:

arr[2] = 3与arr[1] = 4比对(此时即为从后到前与已排序数列比对,因为已排序数列是从小到大的,我们从后到前比对更节约时间),3 < 4,此时再与arr[0]进行比对,3 > 1,因此将3插入到1之后,4之前,此时:

已排序的有序数列变为:arr[0] = 1,arr[1] = 3,arr[2] = 4

未排序数列变为:arr[3] = 5,arr[4] = 2

第三轮排序:

arr[3] = 5 与arr[2] = 4比对, 5 > 4,将5插入到4之后,此时:

已排序的有序数列变为:arr[0] = 1,arr[1] = 3,arr[2] = 4,arr[3] = 5

未排序数列变为:arr[4] = 2

第四轮排序:

arr[4] = 2 与arr[3] = 5比对,2 < 5,因此2要再次与前面的元素arr[2] = 4比对,2 < 4,因此2要再次与前面的元素arr[1] = 3比对,2 < 3,因此2要再次与前面的元素arr[0] = 1比对,2 > 1,因此将2插入到1之后,3之前,此时:

已排序的有序数列变为:arr[0] = 1,arr[1] = 2,arr[2] = 3,arr[3] = 4,arr[4] = 5

未排序数列变为:none

排序算法结束。

插入排序是普通排序中最快的排序,但当数据量较为庞大时,插入排序的效率就变得低下(当然,冒泡、选择排序同样存在这样的缺点),我们看一看插入排序的代码实现:

代码实现:

var insertSort = function(arr){
    const len = arr.length;
    for(let i = 0; i < len; i++){
        let temp = arr[i];
        let j = i - 1;//默认已经排序的元素
        while(j >= 0 && arr[j] > temp){
            arr[j + 1] = arr[j];
            j--;
        }
        arr[j + 1] = temp;
    }
    return arr;
}

在代码中我们让 j = i - 1,保证 j 进入循环时的值为 0 ,即 arr[0] 为假定已排序的有序数列,此时 i = 1 ,arr[0]就可以与arr[1]进行比对。

代码非常简单,如果大家实在不理解,可以套一组数据进去走一遍,相信这样大家就能明白代码的运行逻辑了。

时间复杂度与空间复杂度:

时间复杂度:O(n²)
空间复杂度:O(1)

总结

  • 特点
    (1)特点一:稳定
    (2)特点二:最坏情况下比较n*(n-1)/2次,最好情况下比较n-1次;
    (3)特点三:第k次排序后,前k个元素已经是从小到大排好序的

  • 时间复杂度与空间复杂度
    时间复杂度:O(n²)
    空间复杂度:O(1)

OK,插入排序就讲到这里,如果有补充,欢迎大家评论区留言,希望你学得开心,see you soon~

这个系列的其他文章:
前端算法之排序(一)---- 冒泡排序
前端算法之排序(二)---- 选择排序

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