常见排序算法之希尔排序

文章目录

1、概述
2、希尔排序之交换法
3、希尔排序之移动法
4、测试案例

1、概述

由于简单的插入排序每次数据量变多的时候，数据需要移动且交换数据的次数也会变多，继而影响效率。希尔排序就是在这个基础上进行改良，让数据能在较短的移动次数内就完成排序，继而提高排序效率。

希尔排序是希尔在1959年提出的一种排序算法。希尔排序也是一种插入排序，它是简单插入排序经过改进之后的一个更加高效的版本，也称为缩小增量排序（不断地除2）。核心思想：把记录按下标的一定增量分组，对每组使用直接插入排序算法排序；随着增量逐渐减少，每组包含的关键词越来越多，当增量减至1时，整个文件恰被分成一组，算法便终止。

缩小增量的核心要领：

希尔排序就是在之前的排序算法的基础上，进行了一个改良，它最本质的目的就是希望做出一些优化，使得我们的代码移动的次数减少。继而再配合我们的交换法（冒泡排序思想）和移动法（插入排序思想）。所以学习希尔排序就需要你对冒泡排序和插入排序已经熟练掌握，不然希尔排序对你来说就又是一个新的排序（本质我们只需要学会希尔排序的缩小增量思想就行）。

2、希尔排序之交换法

在缩小增量的基础上，配合冒泡排序的使用，该方法效率并不高

public class ShellSortTest01 {public static void main(String[] args) {int[] arr = {1, 123, 10, 3, 6, 34, 66, 23, 11, 71};shellSort(arr);System.out.println(Arrays.toString(arr));}public static void shellSort(int[] arr) {int temp;//1.每组的大小不断的减小为原来的一半，缩小增量的关键步骤for (int grap = arr.length / 2; grap > 0; grap /= 2) {//2.根据分出来的组数，遍历对应的每一组的其中一个元素，为下面的每一组数字的遍历开一头for (int i = grap; i < arr.length; i++) {//3.遍历每一组的数字，使用类似于冒泡的方式进行交换数据for (int j = i - grap; j >= 0; j -= grap) {if (arr[j] > arr[j + grap]) {temp = arr[j + grap];arr[j + grap] = arr[j];arr[j] = temp;}}}}}
}

3、希尔排序之移动法

在缩小增量的基础上，配合插入排序，效率较高

public class ShellSortTest02 {public static void main(String[] args) {int[] arr = {1, 123, 10, 3, 6, 34, 66, 23, 11, 71};shellSort2(arr);System.out.println(Arrays.toString(arr));}public static void shellSort2(int[] arr) {int insertVale;int insertIndex;//1.每组的大小不断的减小为原来的一半for (int grap = arr.length / 2; grap > 0; grap /= 2) {//2.根据分出来的组数，遍历对应的每一组的其中一个元素，为下面的每一组数字的遍历开一头for (int i = grap; i < arr.length; i++) {//3.遍历每一组的数字，使用插入排序的方式进行排序//其实内部就是一个插入排序，只是外面套了个缩小增量的壳insertVale = arr[i];insertIndex = i - 1;while (insertIndex >= 0 && insertVale < arr[insertIndex]) {arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex];insertIndex--;}if (insertIndex + 1 != i) {arr[insertIndex + 1] = insertVale;}}}}
}

4、测试案例

最终我们的测试案例，使用希尔排序配合移动法

public class ShellSortTest03 {public static void main(String[] args) {int[] arr = new int[80000];for (int i = 0; i < 80000; i++) {arr[i] = (int) (Math.random() * 80000);}long start = System.currentTimeMillis();shellSort2(arr);System.out.println(Arrays.toString(arr));long end = System.currentTimeMillis();System.out.println("shell排序花费的时间是：" + (end - start));}public static void shellSort2(int[] arr) {//插入排序需要的变量int insertVale;int insertIndex;for (int grap = arr.length / 2; grap > 0; grap /= 2) {for (int i = grap; i < arr.length; i++) {//原始的插入排序insertVale = arr[i];insertIndex = i - 1;while (insertIndex >= 0 && insertVale < arr[insertIndex]) {arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex];insertIndex--;}if (insertIndex + 1 != i) {arr[insertIndex + 1] = insertVale;}}}}
}

使用该方式的速率极快，这是在冒泡、选择、插入这三种中，最快的一种

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