算法打卡Day29_插入排序

简介: 算法打卡Day29_插入排序

插入排序

插入排序的主要思想是取未排序区间的元素,在已排序区间找到合适的位置将它插入,并保证已排序区间数据一直有序。重复这个过程,直到未排序区间中元素为空。

案例

如图所示,要排序的数据是4,5,6,1,3,2,其中左侧为已排序区间,右侧是未排序区间

20200401134307494.png插入排序包含两种操作,一种是元素的比较,一种是元素的移动。


当我们需要将一个数据a插入到已排序区间时,需要拿a与已排序区间的元素依次比较大小,找到合适的插入位置。找到插入点之后,我们还需要将插入点之后的元素顺序往后移动一位,这样才能腾出位置给元素 插入。


对于不同的查找插入点方法(从头到尾、从尾到头),元素的比较次数是有区别的。但对于一个给定的初始序列,移动操作的次数总是固定的,就等于逆序度。

为什么说移动次数就等于逆序度呢?看了下面的图,你一看就明白了。满有序度是n*(n-1)/2=15,初始序列的有序度是5,所以逆序度是10。插入排序中,数据移动的个数总和也等于10=3+3+4。

20200401134307494.png

代码

import java.util.Arrays;
/**
 * @PackageName: cn.study.sufa.Day28
 * @author: youjp
 * @create: 2022-05-15 21:56
 * @description: TODo 插入排序
 * @Version: 1.0
 */
public class Solution {
    public void insertionSort(int[] a, int n) {
        if (n<0)return;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            int tmp =a[i];
            int j= i-1;
            //查找插入的位置
            for (;j>=0;--j){
                if(a[j]>tmp){
                    a[j+1] =a[j];//数据移动
                }else {
                    break;
                }
            }
            a[j+1]= tmp;//插入数据
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        int a[] ={24,21,3,5,99,88,90};
        //输出排序结果
        System.out.println("排序前"+ Arrays.toString(a));
        new Solution().insertionSort(a,6);
        //输出排序结果
        System.out.println("排序后"+Arrays.toString(a));
    }
}

20200401134307494.png

总结

1.插入排序是原地排序算法吗?

从实现过程可以很明显地看出,插入排序算法的运行并不需要额外的存储空间,所以空间复杂度是O(1),也就是说,这是一个原地排序算法。

2.插入排序是稳定的排序算法吗?

在插入排序中,对于值相同的元素,我们可以选择将后面出现的元素,插入到前面出现元素的后面,这样就可以保持原有的前后顺序不变,所以插入排序是稳定的排序算法。

3.插入排序的时间复杂度是多少?

如果要排序的数据已经是有序的,我们并不需要搬移任何数据。如果我们从尾到头在有序数据组里面查找插入位置,每次只需要比较一个数据就能确定插入的位置。所以这种情况下,最好是时间复杂度为O(n)。注意,这里是从尾到头遍历已经有序的数据。


如果数组是倒序的,每次插入都相当于在数组的第一个位置插入新的数据,所以需要移动大量的数据,所以最坏情况时间复杂度为O(n2)。

还记得我们在数组中插入一个数据的平均时间复杂度是多少吗?没错,是O(n)。所以,对于插入排序来说,每次插入操作都相当于在数组中插入一个数据,循环执行n次插入操作,所以平均时间复杂度为O(n2)。


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