是时候来一波排序算法了 之 插入排序(Insertion Sort)
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了是时候来一波排序算法了 之 插入排序(Insertion Sort)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
什么是插入排序:
插入排序(Insertion Sort),一般也被称为直接插入排序。对于少量元素的排序,它是一个有效的算法。
插入排序是一种最简单的排序方法,它的基本思想是将一个记录插入到已经排好序的有序表中,从而一个新的、记录数增1的有序表。在其实现过程使用双层循环,外层循环对除了第一个元素之外的所有元素,内层循环对当前元素前面有序表进行待插入位置查找,并进行移动。
中文名 | 插入排序 | 分类 | 排序方法 |
外文名 | Insertion sort | 时间复杂度 | O(N^(1-2)) |
别称 | 直接插入排序 | 空间复杂度 | O(1) |
稳定性 | 稳定 |
排序基本思想:
插入排序的工作方式像许多人排序一手扑克牌。开始时,我们的左手为空并且桌子上的牌面向下。然后,我们每次从桌子上拿走一张牌并将它插入左手中正确的位置。为了找到一张牌的正确位置,我们从右到左将它与已在手中的每张牌进行比较。拿在左手上的牌总是排序好的,原来这些牌是桌子上牌堆中顶部的牌。
插入排序是指在待排序的元素中,假设前面n-1(其中n>=2)个数已经是排好顺序的,现将第n个数插到前面已经排好的序列中,然后找到合适自己的位置,使得插入第n个数的这个序列也是排好顺序的。按照此法对所有元素进行插入,直到整个序列排为有序的过程,称为插入排序。
来个形象点的图:
算法代码:
1、编写冒泡排序方法 insertionSort:
1package com.javaxiang.sort.insertion;
2
3import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
4
5import java.util.Arrays;
6
7/**
8 * @author LIXIANG
9 * @date created on 2020/4/6 / 18:12
10 */
11@Slf4j
12public class InsertionSort {
13
14 public void insertionSort(Comparable[] arr) {
15 log.info("before sort arr = {}", Arrays.toString(arr));
16 for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
17 //将arr[i] 插入到 a[i-1],a[i-2],a[i-3]...之中
18 for (int j = i; j > 0 && arr[j].compareTo(arr[j - 1]) < 0; j--){
19 Comparable tmp = arr[j];
20 arr[j] = arr[j-1];
21 arr[j-1] = tmp;
22 }
23 }
24 log.info("after sorted arr = {}", Arrays.toString(arr));
25 }
26}
2、编写测试类 InsertionSortTest:
1package com.javaxiang.sort.insertion;
2
3import org.junit.Test;
4
5/**
6 * @author LIXIANG
7 * @date created on 2020/4/6 / 18:29
8 */
9public class InsertionSortTest {
10
11 @Test
12 public void testInsertionSort() {
13 InsertionSort sort = new InsertionSort();
14 Comparable[] arr = {3, 44, 38, 5, 44, 4, 19, 50};
15 sort.insertionSort(arr);
16 }
17}
3、测试结果:
118:35:59.818 [main] INFO com.javaxiang.sort.insertion.InsertionSort - before sort arr = [3, 44, 38, 5, 44, 4, 19, 50]
218:35:59.826 [main] INFO com.javaxiang.sort.insertion.InsertionSort - after sorted arr = [3, 4, 5, 19, 38, 44, 44, 50]
下面对排序算法进行分析一下
算法分析:
时间复杂度:
在插入排序中,当待排序数组是有序时,是最优的情况,只需当前数跟前一个数比较一下就可以了,这时一共需要比较N- 1次,时间复杂度为。
最坏的情况是待排序数组是逆序的,此时需要比较次数最多,总次数记为:1+2+3+…+N-1,所以,插入排序最坏情况下的时间复杂度为。
平均来说,A[1..j-1]中的一半元素小于A[j],一半元素大于A[j]。插入排序在平均情况运行时间与最坏情况运行时间一样,是输入规模的二次函数。
空间复杂度:
插入排序的空间复杂度为常数阶 。
算法稳定性:
如果待排序的序列中存在两个或两个以上具有相同关键词的数据,排序后这些数据的相对次序保持不变,即它们的位置保持不变,则该算法是稳定的;如果排序后,数据的相对次序发生了变化,则该算法是不稳定的。关键词相同的数据元素将保持原有位置不变,所以该算法是稳定的。
应用场景分析:
插入排序适用于已经有部分数据已经排好,并且排好的部分越大越好。一般在输入规模大于1000的场合下不建议使用插入排序
END
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