jdk8源码Arrays.sort插入排序，居然还可以成对插入

Posted 2022-10-30 小兀哥

      在jdk1.8源码中，Arrays.sort方法中运用了传统插入排序与成对插入排序，这里主要讲解这两种算法思想

源码引入

int[] b =1,3;
Arrays.sort(a);

Arrays

public static void sort(int[] a) 
        DualPivotQuicksort.sort(a, 0, a.length - 1, null, 0, 0);
    

DualPivotQuicksort

    static void sort(int[] a, int left, int right,
                     int[] work, int workBase, int workLen) 
        // 数组长度小于286，就用快速排序
        if (right - left < QUICKSORT_THRESHOLD) 
        	//这里用到的就是快排
            sort(a, left, right, true);
            return;
        
        //下边是判断数组结构，是使用快速排序还是归并排序，暂略-后期再说
    

传统插入排序

      我们直接从这里进去看快排代码，整个代码比较长，我们今天先只看第一部分——插入排序

         if (length < INSERTION_SORT_THRESHOLD) 
            if (leftmost) 
                // 传统的插入排序，从左到右排序
                for (int i = left, j = i; i < right; j = ++i) 
                	//需要插入的数ai
                    int ai = a[i + 1];
                    //循环查找ai的位置
                    while (ai < a[j]) 
                    	//如果ai小与a[j]，往后移动a[j]
                        a[j + 1] = a[j];
                        if (j-- == left) 
                        	// 遍历到最左端结束
                            break;
                        
                    
                    // 得到ai的位置，插入
                    a[j + 1] = ai;
                
             else 
                // 此处是成对插入排序，略
            
         

成对插入排序

      如果数组长度小于47，就用插入排序，根据参数leftmost来选择使用传统的插入排序还是成对插入排序

      具体执行过程：上面的do-while循环已经排好的最前面的数据
      (1)将要插入的数据，第一个值赋值a1,第二个值赋值a2,
      (2)然后判断a1与a2的大小，使a1要大于a2
      (3)接下来，首先是插入大的数值a1，将a1与k之前的数字一一比较，直到数值小于a1为止，把a1插入到合适的位置，注意：这里的相隔距离为2，因为要预留出a2的位置
      (4)接下来，插入小的数值a2,将a2与此时k之前的数字一一比较，直到数值小于a2为止，将a2插入到合适的位置，注意：这里的相隔距离为1
      (5)最后把最后一个没有遍历到的数据插入到合适位置

            else 
                // 跳过最长的升序序列，这里的最长指从最左边开始的升序序列
                do 
                    if (left >= right) 
                        return;
                    
                 while (a[++left] >= a[left - 1]);

                // 开始遍历
                for (int k = left; ++left <= right; k = ++left) 
                    int a1 = a[k], a2 = a[left];
					// 保证a1大于a2
                    if (a1 < a2) 
                        a2 = a1; a1 = a[left];
                    
                    // 找到a1的位置
                    while (a1 < a[--k]) 
                        a[k + 2] = a[k];
                    
                    // 插入a1
                    a[++k + 1] = a1;
					// 找到a2的位置
                    while (a2 < a[--k]) 
                        a[k + 1] = a[k];
                    
                    // 插入a2
                    a[k + 1] = a2;
                
                int last = a[right];
				// 最后循环找到最后一个数
				// 这里两两插入，如果是奇数，最后会剩一个，单独处理
                while (last < a[--right]) 
                    a[right + 1] = a[right];
                
                a[right + 1] = last;
            
            return;

总结：

      至此，我们学习完了传统插入排序和成对插入排序，可以看出成对插入排序的每次先插入较大的数，这样我们就可以确定另一个数肯定在插入位置的左侧，这种处理方式有点像TimSort排序中合并相邻部分的处理，先找到左边最大数在右边的位置，再找到右边最小数在左边的位置，然后只需合并这重合的部分就行了。因此它比传统的插入排序实现更快。
      由于成对插入排序在循环寻找a1,a2位置的时候，没有对左边界做判断，因此这次要注意下标越界的问题。这次省去判断，对性能的提升也是有帮助的。