数据结构——希尔排序

简介: 数据结构——希尔排序

一、算法实现原理


希尔排序是在直接插入排序的基础上进行的改进算法,其基本思想就是先选定一个整数gap,把待排序序列中的所有记录分为gap组,其中间隔为gap的记录分在同一组,并对每一组进行直接插入排序。然后再取gap=gap-n(n为小于gap的整数),重复上述分组插入操作,直到gap=1时,所有记录在同一组中,进行直接插入排序,排序完成。


例:


image.png


其中不断的分组进行直接插入排序的过程,就是将序列调到基本有序的过程。


基本有序:小的数据尽量靠前,大的数据尽量靠后,中间的数据尽量靠中间。


二、代码实现


1.完整代码


#include<stdio.h>
void ShellSort(int* array, int size);//希尔排序
void PrintArray(int* array, int size);//数组打印
int main() {
  int array[] = { 5,0,7,4,1,2,9,3,6,8 };
  int length = sizeof(array) / sizeof(array[0]);
  printf("排序前:");
  PrintArray(array, length);
  ShellSort(array, length);
  printf("\n排序后:");
  PrintArray(array, length);
  return 0;
}
void ShellSort(int* array, int size) {//希尔排序
  int gap = 3;
  while (gap > 0) {
  for (int i = gap; i < size; i++) {//默认分组内第一个元素为有序序列
    int end = i - gap;//标记分组内已排序序列最后位置下标
    int key = array[i];//依次拿取数组内元素
    while (end >= 0 && key < array[end]) {//key从前往后比较:小于当前元素,继续往前走
    array[end + gap] = array[end];//将当前元素往后移一个位置(组内)
    end -= gap;
    }
    array[end + gap] = key;//key大于等于当前元素,插入到当前位置之后(组内)
  }
  gap--;
  }
}
void PrintArray(int* array, int size) {//数组打印
  for (int i = 0; i < size; i++) {
  printf("%d ", array[i]);
  }
}


2.测试结果


1.png


三、性能分析


1.特性总结


1.1希尔排序是对直接插入排序的优化。


1.2当gap>1时都是预排序的过程,目的是让数组更接近于有序状态。当gap=1时,数组已经接近有序,再经过一趟直接插入排序完成排序,从而提高排序的效率。


1.3因为gap的取值方法很多,导致希尔排序的时间复杂度很难计算,因此给出的时间复杂度都不固定。按照Knuth提出的方式取值(gap=),一般按照O()到O()来算。


2.性能分析


1.时间复杂度:O(1.gif)到O(2.gif


2.空间复杂度:O(1)


3.稳定性:不稳定


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