Java插入排序算法

2023-02-17 105

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简介： Java插入排序算法

基本思想

插入式排序属于内部排序法，是对于欲排序的元素以插入的方式找寻该元素的适当位置，以达到排序的目的。

插入排序（Insertion Sorting）的基本思想是：把n个待排序的元素看成为一个有序表和一个无序表，开始时有序表中只包含一个元素，无序表中包含有n-1个元素。排序过程中每次从无序表中取出第一个元素，把它的排序码依次与有序表元素的排序码进行比较，将它插入到有序表中的适当位置，使之成为新的有序表。

初始数组为 49,38,65,97,76,13,27,49 对于这个初始状态我们认为第一个元素 49 它就是一个有序表因为一个元素无论是从大到小还是从小到大它都是有序的。再把后面的7个元素看成一个无序表。

第一次排序，把无序表中的38插入到有序表中，先让这个38跟49比较如果发现38比49小，就吧49往后移一位，让这个38再跟前面一个数进行比较发现前面没有数了就直接把38放在这个位置。得到 38,49,65,97,76,13,27,49

第二次排序，把49后面的六维数字看成一个无序表，前面的两位数据看做有序表，再拿出65跟有序表的最后一个元素49进行比较，比较后发现65比49大，则不用在继续进行比较，将该数插到49后面即可。得到 38,49,65,97,76,13,27,49

依次类推最终得到 13,27,38,49,49,65,76,97

代码实现

分解步骤实现对八个数进行七次排序得到最终结果。

package sort;
import java.util.Arrays;
/**
 * @author mengzhichao
 * @create 2022-06-01-14:57
 */
public class InsertSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {49,38,65,97,76,13,27,49};
        insertSort(arr);
    }
    //插入排序
    public static void insertSort(int[] arr){
        //第一轮 {49,38,65,97,76,13,27,49}; => {38,49,65,97,76,13,27,49};
        //定义待插入的数
        int insertVal = arr[1];
        int insertIndex = 1 - 1; //即arr[1]的前面这个数的下标
        //给insertVal 找到插入的位置
        //说明
        //1.insertIndex > = 0 保证在给insertVal 找插入位置，不越界
        //2.insertVal < arr[insertIndex] 带插入的数，还没有找到插入位置
        //3.就需要将 arr[insertIndex] 后移
        while (insertIndex >= 0 && insertVal < arr[insertIndex]){
            arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex];
            insertIndex--;
        }
        //当退出while循环时候，说明插入的位置找到，insertIndex+1
        arr[insertIndex + 1] = insertVal;
        System.out.println("第一轮插入后");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        //第二轮排序
        insertVal = arr[2];
        insertIndex = 2 - 1;
        while (insertIndex >= 0 && insertVal < arr[insertIndex]){
            arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex];
            insertIndex--;
        }
        arr[insertIndex + 1] = insertVal;
        System.out.println("第二轮插入后");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        //第三轮排序
        insertVal = arr[3];
        insertIndex = 3 - 1;
        while (insertIndex >= 0 && insertVal < arr[insertIndex]){
            arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex];
            insertIndex--;
        }
        arr[insertIndex + 1] = insertVal;
        System.out.println("第三轮插入后");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        //第四轮排序
        insertVal = arr[4];
        insertIndex = 4 - 1;
        while (insertIndex >= 0 && insertVal < arr[insertIndex]){
            arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex];
            insertIndex--;
        }
        arr[insertIndex + 1] = insertVal;
        System.out.println("第四轮插入后");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        //第五轮排序
        insertVal = arr[5];
        insertIndex = 5 - 1;
        while (insertIndex >= 0 && insertVal < arr[insertIndex]){
            arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex];
            insertIndex--;
        }
        arr[insertIndex + 1] = insertVal;
        System.out.println("第五轮插入后");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        //第五轮排序
        insertVal = arr[6];
        insertIndex = 6 - 1;
        while (insertIndex >= 0 && insertVal < arr[insertIndex]){
            arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex];
            insertIndex--;
        }
        arr[insertIndex + 1] = insertVal;
        System.out.println("第六轮插入后");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        //第五轮排序
        insertVal = arr[7];
        insertIndex = 7 - 1;
        while (insertIndex >= 0 && insertVal < arr[insertIndex]){
            arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex];
            insertIndex--;
        }
        arr[insertIndex + 1] = insertVal;
        System.out.println("第七轮插入后");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }
}

插入排序代码实现

package sort;
import java.util.Arrays;
/**
 * @author mengzhichao
 * @create 2022-06-01-14:57
 */
public class InsertSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {49,38,65,97,76,13,27,49};
        insertSort(arr);
    }
    //插入排序
    public static void insertSort(int[] arr){
        //使用for循环来把代码简化
        for (int i =1; i < arr.length; i++) {
            int insertVal = arr[i];
            int insertIndex = i - 1;
            while (insertIndex >= 0 && insertVal < arr[insertIndex]) {
                arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex];
                insertIndex--;
            }
            //当退出while循环时候，说明插入的位置找到，insertIndex+1
            if (insertIndex +1 !=i) {
                arr[insertIndex + 1] = insertVal;
            }
            System.out.println("第"+i+"轮插入后");
            System.out.println(Arrays.toString(arr));
        }
    }
}

性能测试

下面我们对80000个数据进行插入排序对其性能进行测试

package sort;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
/**
 * @author mengzhichao
 * @create 2022-06-01-14:57
 */
public class InsertSort {
    public static void main(String[] args) {
        //创建80000个随机数的数组
        int arr[] = new int[80000];
        for (int i = 0;i<arr.length;i++){
            arr[i] = (int) (Math.random() * 8000000); //生成一个0-8000000的数
        }
        Date date1 = new Date();
        SimpleDateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        String date1Str = dateFormat.format(date1);
        System.out.println("排序前的时间为："+date1Str);
        insertSort(arr);
        Date date2 = new Date();
        String date2Str = dateFormat.format(date2);
        System.out.println("排序后的时间为："+date2Str);
    }
    //插入排序
    public static void insertSort(int[] arr){
        //使用for循环来把代码简化
        for (int i =1; i < arr.length; i++) {
            int insertVal = arr[i];
            int insertIndex = i - 1;
            while (insertIndex >= 0 && insertVal < arr[insertIndex]) {
                arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex];
                insertIndex--;
            }
            //当退出while循环时候，说明插入的位置找到，insertIndex+1
            arr[insertIndex + 1] = insertVal;
        }
    }
}