15-插入排序

Posted 2021-03-09 liujiaqi1101

1. 简单介绍

• 插入式排序属于内部排序法，是对于欲排序的元素以插入的方式找寻该元素的适当位置，以达到排序的目的
• 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一个元素，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，把它的排序码依次与有序表元素的排序码进行比较，将它 插入到有序表中的适当位置，使之成为新的有序表

2. 思路图

• 给 [待插入元素] 找位置的方法
  • PlanA (移位)：先把 [待插入元素] 保存起来，然后从 [待插入元素] 前边一个元素 (即有序表尾元素)开始，往前遍历，凡是比 [待插入元素] 大的都先往后挪，最终腾出来的地儿再放置 [待插入元素]
  • PlanB (交换)：无需保存 [待插入元素]，而是直接与 [待插入元素] 前边一个元素比较大小，要是前边一个比它大，就交换位置，再继续往前，直到 [待插入元素] 当前所在位置的前一位元素 比他小，就停止。接着给下一个 [待插入元素] 找位置
• 总共循环 插入 length-1 次 // ∵ 开始时有序表中就已经包含 1 个元素了，∴ 是把后边length-1个元素往里插

3. 代码实现

public class InsertSortDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int[] array = {101, 34, 119, 1};
        insertSortA(array);
        /*
        int arr2[] = new int[80000];
        for(int i = 0; i < 80000; i++)
            arr2[i] = (int) (Math.random() * 800000);
        
        Date date1 = new Date();
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        String str1 = sdf.format(date1);
        System.out.println(str1);
        insertSortA(arr2); // 测试：8w个数据 → 3s
        Date date2 = new Date();
        SimpleDateFormat sdf2 = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        String str2 = sdf2.format(date2);
        System.out.println(str2);
        */
    }
    
    // PlanA-移位
    public static void insertSortA(int[] array) {
        int insertVal, insertIndex;
        for(int i = 1; i < array.length; i++) {
            insertVal = array[i];
            insertIndex = i - 1;
            while(insertIndex >= 0 && insertVal < array[insertIndex]) {
                array[insertIndex + 1] = array[insertIndex];
                insertIndex--;
            }
            if(insertIndex + 1 != i)
                array[insertIndex + 1] = insertVal;
            System.out.printf("Round %d: %s
", i, Arrays.toString(array));
        }
    }
    
    // PlanB-交换
    public static void insertSortB(int[] arr) {
        int temp;
        /*
        for(int i = 1; i < arr.length; i++ )
            for(int j = i; j > 0; j--)
                if(arr[j] < arr[j-1]) {
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j-1];
                    arr[j-1] = temp;                
                } else // 找到最终位置, 就没必要继续往前了
                    break;
        */
        
        for(int i = 1; i < arr.length; i++ )
            for(int j = i; j > 0 && arr[j] < arr[j-1]; j--) {
                temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j-1];
                arr[j-1] = temp;
            }
    }
    
    public static void detailA(int[] array) {
        // Round 1 {101, 34, 119, 1} → {34, 101, 119, 1}
        // 待插入数
        int insertVal = array[1];
        // 待插入位置索引 初始化为 待插入元素的前一个元素的索引
        int insertIndex = 1 -1;
        /*
         * 给 insertVal 找位置:
         *  a. insertIndex >= 0: 保证在给 insertVal 找插入位置时不越界
         *  b. insertVal < array[insertIndex]: 说明待插入数还未找到插入位置
         */
        while(insertIndex >= 0 && insertVal < array[insertIndex]) {
            // 说明array[insertIndex]比待插入元素要大, 得让它后移, 给待插入元素腾位置
            array[insertIndex+1] = array[insertIndex]; // {101, 101, 119, 1}
            insertIndex--;
        }
        /*
         * 当退出while循环时, 分为2种情况:
         *  a. 说明当前 有序表中的所有元素 都比 insertVal 要大, 此时 insertIndex = -1
         *  b. 说明当前的 array[insertIndex] 比 insertVal 要小
         * 无论是 a 还是 b 所导致的退出循环,都表明插入位置已找到, 即 [insertIndex + 1]
         */
        array[insertIndex+1] = insertVal;
        System.out.println("Round 1: " + Arrays.toString(array));
        
        // Round 2 {34, 101, 119, 1} → {34, 101, 119, 1}
        insertVal = array[2];
        insertIndex = 2 -1;
        while(insertIndex >= 0 && insertVal < array[insertIndex]) {
            array[insertIndex+1] = array[insertIndex];
            insertIndex--;
        }
        // 放置 insertVal 到合适位置 (就算压根没进while, 如下这句也OK)
        array[insertIndex+1] = insertVal;
        System.out.println("Round 2: " + Arrays.toString(array));
        
        // Round 3 {34, 101, 119, 1} → {1, 34, 101, 119}
        insertVal = array[3];
        insertIndex = 3 -1;
        while(insertIndex >= 0 && insertVal < array[insertIndex]) {
            array[insertIndex+1] = array[insertIndex];
            insertIndex--;
        }
        array[insertIndex+1] = insertVal;
        System.out.println("Round 3: " + Arrays.toString(array));
    }
}