排序算法之插入排序

文中大部分内容为摘抄自网友文章,只供个人学习和备忘。

算法思想

插入排序的基本思想是:每步将一个待排序的记录,按其关键码值的大小插入前面已经排序的文件中适当位置上,直到全部插入完为止。
也可理解为:将一个记录插入到已排序好的有序表中,从而得到一个新的记录数增1的有序表。即:先将序列的第1个记录看成是一个有序的子序列,然后从第2个记录逐个进行插入,直至整个序列有序为止。
要点:设立哨兵,作为临时存储和判断数组边界之用。

算法步骤

⒈ 从有序数列和无序数列{a2,a3,…,an}开始进行排序;
⒉ 处理第i个元素时(i=2,3,…,n),数列{a1,a2,…,ai-1}是已有序的,而数列{ai,ai+1,…,an}是无序的。用ai与ai-1,a i-2,…,a1进行比较,找出合适的位置将ai插入;
⒊ 重复第二步,共进行n-i次插入处理,数列全部有序。

算法复杂度

如果目标是把n个元素的序列升序排列,那么采用插入排序存在最好情况和最坏情况。

  • 最好情况就是,序列已经是升序排列了,在这种情况下,需要进行的比较操作需(n-1)次即可。
  • 最坏情况就是,序列是降序排列,那么此时需要进行的比较共有n(n-1)/2次。
  • 插入排序的赋值操作是比较操作的次数加上 (n-1)次。平均来说插入排序算法的时间复杂度为O(n^2)。
  • 因而,插入排序不适合对于数据量比较大的排序应用。但是,如果需要排序的数据量很小,例如,量级小于千,那么插入排序还是一个不错的选择。

算法稳定性

插入排序是在一个已经有序的小序列的基础上,一次插入一个元素。当然,刚开始这个有序的小序列只有1个元素,就是第一个元素。比较是从有序序列的末尾开始,也就是想要插入的元素和已经有序的最大者开始比起,如果比它大则直接插入在其后面,否则一直往前找直到找到它该插入的位置。如果碰见一个和插入元素相等的,那么插入元素把想插入的元素放在相等元素的后面。所以,相等元素的前后顺序没有改变,从原无序序列出去的顺序就是排好序后的顺序,所以插入排序是稳定的。

算法描述(JAVA)

public void insertSort(int arr[]) {
        for(int i= 1; i<arr.length; i++){
            if(arr[i] < arr[i-1]){//如果小于前一位,开始定位插入位置
                int j = i-1; //标记开始后移的位置
                int temp = arr[i];  //临时存储待插入数据
                while(j > -1 && temp < arr[j]){ //遍历定位位置同时向后移动
                    arr[j+1] = arr[j];
                    j--;
                }
                arr[j+1] = temp;
            }
        }
    }

参考文章

  1. 八大排序算法-直接插入排序
  2. 插入排序-百度百科
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