插入类排序

插入排序(Insertion Sort)的基本思想是:每次将一个待排序的记录,按其关键字大小插入到前面已经排好序的子文件中的适当位置,直到全部记录插入完成为止。

插入排序一般意义上有两种:直接插入排序和希尔排序,下面分别介绍。

直接插入排序
基本思想:
最基本的操作是将第i个记录插入到前面i-1个以排好序列的记录中。具体过程是:将第i个记录的关键字K依次与其前面的i-1个已经拍好序列的记录进行比较。将所有大于K的记录依次向后移动一个位置,直到遇到一个关键字小于或等于K的记录,此时它后面的位置必定为空,则将K插入。

图示:
charusort.jpg
C语言实现:

void InsertSort(int arr[], int n)
{
    int temp;
    int i,j;
    for (int i = 1; i < arr.Length; i++)    
    {    
        int temp = arr[i];    
        int j = i;    
        while ((j > 0) && (arr[j - 1] > t))    
        {    
            arr[j] = arr[j - 1];//交换顺序    
            --j;    
        }    
        arr[j] = temp;    
    }          
}

算法分析:
1.算法的时间性能分析
 对于具有n个记录的文件,要进行n-1趟排序。
各种状态下的时间复杂度:
初始文件状态 正序 反序 无序(平均)
字比较次数 1 i+1 (i-2)/2
总关键字比较次数 n-1 (n+2)(n-1)/2 ≈n2/4
第i趟记录移动次数 0 i+2 (i-2)/2
总的记录移动次数 0 (n-1)(n+4)/2 ≈n2/4
时间复杂度 0(n) O(n2) O(n2)
注意:
 初始文件按关键字递增有序,简称"正序"。
 初始文件按关键字递减有序,简称"反序"。
2.算法的空间复杂度分析
 算法所需的辅助空间是一个监视哨,辅助空间复杂度S(n)=O(1)。是一个就地排序。
3.直接插入排序的稳定性
 直接插入排序是稳定的排序方法。

直接插入排序法,针对少量的数据项排序,速度比较快,数据越大,这中方法的劣势也就越明显了。

折半插入排序(binary insertion sort)
思路:折半插入排序(binary insertion sort)是对插入排序算法的一种改进,由于排序算法过程中,就是不断的依次将元素插入前面已排好序的序列中。由于前半部分为已排好序的数列,这样我们不用按顺序依次寻找插入点,可以采用折半查找的方法来加快寻找插入点的速度。

具体操作:在将一个新元素插入已排好序的数组的过程中,寻找插入点时,将待插入区域的首元素设置为a[low],末元素设置为a[high],则轮比较时将待插入元素与a[m],其中m=(low+high)/2相比较,如果比参考元素小,则选择a[low]到a[m-1]为新的插入区域(即high=m-1),否则选择a[m+1]到a[high]为新的插入区域(即low=m+1),如此直至low<=high不成立,即将此位置之后所有元素后移一位,并将新元素插入a[high+1]。

C语言实现:

void BInsertSort(int data[],int n)
{
    int low,high,mid;
    int temp,i,j;
    for(i=1;i<n;i++)
    {
        low=0;
        temp=data[i];// 保存要插入的元素
        high=i-1;
        while(low<=high) //折半查找到要插入的位置
        {                       
            mid=(low+high)/2;
            if(data[mid]>temp)
                high=mid-1;
            else
                low=mid+1;
        }
        int j = i;    
        while ((j > low) && (arr[j - 1] > t))    
        {    
            arr[j] = arr[j - 1];//交换顺序    
            --j;    
        }    
        arr[low] = temp;  
    } 
 }

算法分析:
折半插入排序算法是一种稳定的排序算法,比直接插入算法明显减少了关键字之间比较的次数,因此速度比直接插入排序算法快,但记录移动的次数没有变,所以折半插入排序算法的时间复杂度仍然为O(n^2),与直接插入排序算法相同。附加空间O(1)。