看图说话排序算法之插入排序

    插入排序是和冒泡排序一样,是一个平均时间复杂度在O(n2)的简单排序算法,但是其在数据量小,且基本有序的情况下,具有优秀的性能,如果待排序数组满足基本有序的条件,那么插入排序的最优时间复杂度接近O(n2)。希尔排序是最早突破O(n2)时间界限的一种排序算法,希尔排序算法是在插入排序算法的基础上进行改进的排序算法,本文先描述插入排序的基本实现过程,后续有文章在此基础上介绍希尔排序的基本原理。

一丶插入排序

插入排序是和冒泡排序一样,是一个平均时间复杂度在O(n2)的简单排序算法,但是其在数据量小,且基本有序的情况下,具有优秀的性能,如果待排序数组满足基本有序的条假设待排序数组A,满足int [] A = new int[]{5,7,2,3,1,9},用插入排序算法对上述数组进行排序,可用图解的过程描述如下:

  1. 初始指针p指向待排序数组的第一个元素,默认p指针之前的p-1个元素都是有序。此时需要调整p指针所指向的元素位置,使得包括p指针所指向元素在内的前p个元素有序排列,此时p指针指向第一个元素,无须调整。


  2. p++,p指针指向第二个元素,发现无须调整p指针所指向元素的位置即可保证前p个元素的有序性


    image
  3. p++,p指针指向第三个元素2,此时需要调整p指针指向元素的位置,从p-1处开始比较,找到第一个小于元素2的元素,比较后发现前面没有比元素2小的元素,所以元素2应该排在第一个,调整结果如下所示


    image
  4. p++,p指针指向第四个元素3,调整元素3的位置,从p-1的位置开始,向前搜索第一个小于3的元素,搜索后发现了元素2,所以元素3应排在元素2后面,调整结果如下所示:


    image
  5. p指针不断后移,遍历所有元素,并且重复上述的调整过程后,排序工作就完成了,后续的调整过程如下图所示:


    image
总结:

上述图例介绍了插入排序算法的基本实现过程,根据算法实现过程,可以对插入排序的时间复杂度做一个定性分析:
(1)插入排序的时间复杂度,第一体现在需要对被待排序数组中每个元素进行遍历,第二体现在对不满足顺序的元素需要进行调整的过程。

(2)数组长度为n,需要遍历n次。在每次遍历的过程中,假设元素A[n]均需要调整,

这个调整过程主要体现在从n-1的位置向前搜索第一个小于A[n]的元素。

(3)假如前n-1个元素是顺序的,那么搜索一次结束。那么一趟排序下来总共需要搜索n次,此时间复杂度是O(n),是插入排序的最优时间复杂度。

(4) 假如前n-1个元素是逆序,那么需要搜索n-1次结束。一趟排序下来需要搜索的总次数是:,时间复杂度是O(n2),属于最坏时间复杂度。

(5)平均时间复杂度不做证明,也是O(n2)。

二丶java代码实现
public classInsertSort {
    publicstatic void main(String [] args){
      
       int[] data = new int[]{3,5,4,7,8,9,1,2};
       insertSort(data);
       for(int i =0;i<data.length;i++){
           System.out.println(data[i]+" ");
       }
      
    }
    publicstatic void insertSort(int[]data){
       for(int i =0;i<data.length;i++){
           int temp  =data[i];
           int j =i-1;
           for(;j>=0;j--){
              if(data[j]>temp){
                  data[j+1] =data[j];
              }else{
                  break;
              }
           }
           data[j+1] = temp;
       }
    }
}

Reference:
[1] 数据结构与算法 java语言描述
[2] 原文博客链接

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