Insertion 插入排序算法

Posted 2021-05-12 学英语会编程

Insertion 插入排序，不断将未排好的数插入到已经排好的序列中。和冒泡排序类似，都属于古老的基本排序算法。它的原理并不复杂，只需要找出插入的位置即可。我们用LeetCode上的算法题，感受一下它的原理。

INSERTION

英 [ɪnˈsɜːʃn]   美 [ɪnˈsɜːrʃn]  

插入排序;插入;插入法;刊载;刊登

tion/ion 是名词后缀，像这类词还有很多

insert	插入	+ ion	insertion‍‍
educate	教育	去e + ion	education
graduate	毕业	去e + ion	graduation
instruct	指示	ion	instruction
suggest	建议	ion	suggestion
collect	收集	ion	collection

插入排序，不断将未排好的数插入到已经排好的序列中。和冒泡排序类似，都属于古老的基本排序算法。它的原理并不复杂，只需要找出插入的位置即可。在数组中使用插入排序可以通过改变下班实现。但我在 LeetCode 上遇到这道插入排序的算法题，规定了只能使用单向链表的数据结构。加大了插入的难度。知难而上，遇到了就解决掉。

LeetCode

这是 LeetCode 的第 147 题：

对链表进行插入排序。

插入排序的动画演示如上。从第一个元素开始，该链表可以被认为已经部分排序（用黑色表示）。每次迭代时，从输入数据中移除一个元素（用红色表示），并原地将其插入到已排好序的链表中。

插入排序算法：

1. 插入排序是迭代的，每次只移动一个元素，直到所有元素可以形成一个有序的输出列表。

2. 每次迭代中，插入排序只从输入数据中移除一个待排序的元素，找到它在序列中适当的位置，并将其插入。

3. 重复直到所有输入数据插入完为止。

 

示例 1：输入: 4->2->1->3输出: 1->2->3->4
示例 2：输入: -1->5->3->4->0输出: -1->0->3->4->5

题目的内容到这里就结束了。很好理解，思路也很清晰。但是，一顿操作猛如虎，一看提交不通过。这题，我调试了很多次才成功。之所以犯错就是对链表的指针理解不深入。

以下是我的解题思路：

第一步：定义一个虚拟节点。用于输出结果。这里不能用原始 head 节点。是因为原链表的第一个节点会因为排序导致位置变化，这会导致输出的结果不完整。

如，输入 head：8=>7=>9=>6。经过程序排序处理后，输出的结果却是 8=>9。

val dummy = ListNode()dummy.next = head

第二步：定义两个节点。分别是 preNode 和 currNode。preNode 作为排序后的尾节点，也是排序后链表中的最大值。currNode 用来被比较和遍历链表。

var preNode = headvar currNode = head.next

第三步：检查 currNode 与 preNode 的值大小比较。若 currNode 大，我们只需要把 currNode 赋值给 preNode。反之就需要进行插入排序。

while (currNode != null) { if (preNode!!.`val` <= currNode.`val`) { preNode = currNode currNode = currNode.next } else { }}

第四步：插入排序的核心是找出需要插入的节点位置。通过 while 需要遍历找出小于 currNode 节点的位置。

var temp: ListNode = dummywhile (temp.next != currNode  && temp.next!!.`val` < currNode.`val`) { temp = temp.next!!}

第五步：插入节点。交换位置前需要把当前节点剔除。然后把较大值作为当前节点的下一个节点。

while (currNode != null) { if (preNode!!.`val` <= currNode.`val`) { } else { var temp: ListNode = dummy while (temp.next != currNode  && temp.next!!.`val` < currNode.`val`) { temp = temp.next!! } preNode.next = currNode.next currNode.next = temp.next temp.next = currNode currNode = preNode.next  }}

举例说明，若 head -1=>10=>-2=>2=>5，在第二次开始遍历的情况如下：

preNode : 10=>-2=>2=>5

currNode : -2=>2=>5

temp : 0=>-1=>10=>-2=>2 =>5

执行 preNode.next=currNode.next代码，将当前节点 -2 剔除掉。剔除后的结果如下。

preNode：10=>2=>5

temp：0=>-1=>10=>2=>5

执行 currNode.next=temp.next 代码，断开 temp 和 -1 节点的连接，并将 -2 节点放在 -1 节点之前。

currNode：-2=>-1=>10=>2=>5

执行 temp.next=currNode 代码，重连 temp 和 -2 节点的连接。

temp：0=>-2=>-1=>10=>2=>5

执行 currNode=preNode.next 代码，开始下一个节点遍历。

完整代码如下：

fun main(args: Array<String>) { headNode = ListNode() generateListNode(headNode, 5) printListNode(headNode?.next) printListNode(insertionSortList(headNode?.next))}
fun insertionSortList(head: ListNode?): ListNode? { if (head?.next == null) return head val dummy = ListNode() dummy.next = head var preNode = head var currNode = head.next while (currNode != null) { if (preNode!!.`val` <= currNode.`val`) { preNode = currNode currNode = currNode.next } else { var temp: ListNode = dummy while (temp.next != currNode  && temp.next!!.`val` < currNode.`val`) { temp = temp.next!! } preNode.next = currNode.next currNode.next = temp.next temp.next = currNode currNode = preNode.next } }
 return dummy.next}
var headNode: ListNode? = nullvar nodeIndex: Int = 1
class ListNode { var `val`: Int = 0 var next: ListNode? = null}
fun generateListNode(node: ListNode?, num: Int) { if (nodeIndex <= num) { val newNode = ListNode() newNode.`val` = (-1 * num..2 * num).random() newNode.next = null node?.next = newNode nodeIndex++ generateListNode(newNode, num) }}
fun printListNode(node: ListNode?) { if (node == null) { println() return } var nextNode: ListNode? = node.next var symbol = " => " var printStr = "${node.`val`}$symbol" while (nextNode != null) { if (nextNode.next == null) { symbol = "" } printStr += "${nextNode.`val`}$symbol" nextNode = nextNode.next } println(printStr)}

文章到这里就结束了，insertion "插入排序" 你会了么？

学英语会编程｜ITDragon博客

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