Java數據結構與算法——插入排序

騫諱護發布于2019-08-15 15:19 / 1970人閱讀

摘要：當序列本身有序時，插入排序的時間復雜度為。因為此時的分區內數據往往是近似有序的，所以使用快排并不一定優于插入排序。

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前言：Java數據結構與算法專題會不定時更新，歡迎各位讀者監督。本篇文章介紹排序算法中插入排序算法，包括插入排序的思路，適用場景，性能分析，java代碼等

0、其他排序算法索引(待更)

java數據結構與算法——快速排序
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1、插入排序的思想及原理

插入排序一般分為直接插入排序和二分插入排序，本文只介紹直接插入排序，兩者的區別僅在于插入的方式不一樣。

插入排序是在待排序數組里插入數據。一般我們認為插入排序就是往一個已經排好序的數列中插入一個元素，使得插入這個數以后，數組仍然有序。

下面具體介紹下插入排序的思路：

首先需要明確待排序的數組由兩部分組成，一部分是已經排好序的部分，另一部分是待排序的部分。

接著我們每次選取待排序部分的第一個元素，分別與前面排好序的元素進行比較。當大于前面元素時，可以將該元素直接進入已排好序的部分；當小于前面元素時，需要把這個元素拿出來暫存，將前面的元素后移，繼續與前面的元素相比，直到比較到數組第一個元素或者出現第一個小于拿出的這個元素，這時停止比較、移動，直接把這個元素放到當前空位上。

一直重復步驟2，直到待排元素已經沒有元素可進行插入時，停止操作，當前數列為已排好序的數列。

2、插入排序java代碼實現

首先最外層必定有個大循環，用于待排序部分的數列。還需要一個內層循環，分別與前面排好序的部分進行比較和移動，直到找到位置可以進行插入。參照撲克牌摸牌后排序

public class InsertSort {
    private int[] array;
    public InsertSort(int[] array){
        this.array = array;
    }
    
    public void insertSort(){
        if(array==null){
            throw new RuntimeException("沒有待排數組");
        }
        int length = array.length;
        if(length>0){
            for(int i=1;i0&&array[j-1]>temp;j--){  //原理中的步驟2
                    array[j] = array[j-1];   //移位
                }
                array[j] = temp;   //插入
            }
        }
    }
    
    public void print(){  //用于打印排完序后的數組
        for(int i=0;i
測試程序
public class SortTest {
    public static void main(String[] args) {
        insertSortTest();
    }

    private static void insertSortTest(){
        int[] array = {3,5,0,7,1,4,6};
        InsertSort is = new InsertSort(array);
        is.insertSort();
        is.print();
    }
}
3、插入排序的特點及性能
插入排序和玩撲克牌摸牌后在手中排序一樣的原理，比較容易理解。插入排序在序列近似有序時，效率比較高，因為此時減少了比較和移動的次數。
從原理和代碼來看，插入排序的時間復雜度尾O(n^2)，外層循環執行n次，內層在最壞的情況下也執行n次，并且除了比較操作還有移動操作。最好的情況是序列近似有序，這時內層循環只需比較及移動較少個元素即可完成。當序列本身有序時，插入排序的時間復雜度為O(n)。因此，在數列越有序，效率越高。
空間復雜度為O(1)，是常量級的。因為只用了一個變量暫存每次未排好序的首個元素。
插入排序是穩定的排序算法，因為是在相對排好序的基礎上進行比較和移動，所以可以保持相對順序不變，所以是穩定的排序算法。
4、插入排序的適用場景
插入排序的特點是在近似有序的情況下效率比較高。但因為其時間復雜度為O(n^2)，所以通常并不多帶帶適用。在所有的排序算法中，我們優先使用快速排序。快速排序在分區規模達到一定的值時（比如10左右），我們改用插入排序算法排該分區。因為此時的分區內數據往往是近似有序的，所以使用快排并不一定優于插入排序。在很多高級語言在內部對快速排序的實現中，也是在分區達到一定規模改用插入排序來排該分區。
其他排序算法索引(待更)
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