数据结构与算法 通俗易懂讲解 直接插入排序

Posted 2021-04-25 码农有道

前面我们讲了,本文将继续介绍一种排序算法，这次介绍排序算法中的直接插入排序。

直接插入排序介绍

直接插入排序(Straight Insertion Sort)的基本思想是：把n个待排序的元素看成为一个有序表和一个无序表。开始时有序表中只包含1个元素，无序表中包含有n-1个元素，排序过程中每次从无序表中取出第一个元素，将它插入到有序表中的适当位置，使之成为新的有序表，重复n-1次可完成排序过程。

插入排序图文说明

下面选取直接插入排序的一个中间过程对其进行说明。假设{20,30,40,10,60,50}中的前3个数已经排列过，是有序的了；接下来对10进行排列。示意图如下：

图中将数列分为有序区和无序区。我们需要做的工作只有两个：(1)取出无序区中的第1个数，并找出它在有序区对应的位置。(2)将无序区的数据插入到有序区；若有必要的话，则对有序区中的相关数据进行移位。看，是不是很简单。

直接插入排序实现

根据上面的分析，不难实现直接插入排序的实现。

/* * 直接插入排序 * * 参数说明： 
*     a -- 待排序的数组 
*     n -- 数组的长度 
*/

void insert_sort(int a[], int n)
{
    int i, j, k;

    for (i = 1; i < n; i++)
    {
        //为a[i]在前面的a[0..i-1]有序区间中找一个合适的位置
        for (j = i - 1; j >= 0; j--)
            if (a[j] < a[i])
                break;

        //如找到了一个合适的位置
        if (j != i - 1)
        {
            //将比a[i]大的数据向后移
            int temp = a[i];
            for (k = i - 1; k > j; k--)
                a[k + 1] = a[k];
            //将a[i]放到正确位置上
            a[k + 1] = temp;
        }
    }
}

时间复杂度和稳定性

直接插入排序的时间复杂度是O(N²)：假设被排序的数列中有N个数，遍历一趟时间复杂度是O(N)，需遍历多少次呢？N-1次，因此，其时间复杂度是O(N²)。

直接插入排序是稳定的算法，它满足稳定算法的定义：假设在数列中存在a[i]=a[j]，若在排序之前，a[i]在a[j]前面；并且排序之后，a[i]仍然在a[j]前面。则这个排序算法是稳定的！

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