java中的排序算法——插入排序详解

package com.algorithm;

/**
* 插入排序及其变体
*
* List可转化为数组进行排序
* Object数组中的元素必须实现Comparable接口，即元素必须是可比的
*/
public class InsertSort {

/**
* 直接插入排序
*/
public static void insertSort(Object[] a){
Object cur = null; //保存当前遍历到的元素
int len = a.length;
for(int i = 1;i < len;i++){
if(((Comparable)a[i]).compareTo(a[i-1]) < 0){ //如果后一个元素小于前一个
cur = a[i];
a[i] = a[i-1];
int j;
//在前面已经有序的表中查找插入位置，并移动元素
for(j = i-2;j>=0 && ((Comparable)cur).compareTo(a[j]) < 0;j--){
a[j+1] = a[j];
}
a[j+1] = cur;
}
}
}

/**
* 二分插入排序
* 使用二分查找查找插入位置时因为前面元素都已经有序
* 减小查找插入位置的比较次数，但元素移动次数不变
*/
public static void binaryInsertSort(Object[] a){
Object cur = null;
int len = a.length;
for(int i=1;i<len;i++){
if(((Comparable)a[i]).compareTo(a[i-1]) < 0){ //后一个元素小于前一个
cur = a[i];
int low = 0; //下界
int high = i - 1;
while(low <= high){ //找插入位置的索引
int mid = (low + high) / 2;
if(((Comparable)cur).compareTo(a[mid]) < 0){
high = mid - 1;
}else{
low = mid +1;
}
}
for(int j = i -1;j > high;j--){ //把high之后的元素右移
a[j+1] = a[j];
}
a[ high + 1] = cur;
}
}
}

/**
* 2-路插入排序
* 需要一个辅助数组s，及指向s的第一个及最后一个位置的索引，first和last，
* 即从first遍历到final得到的列是有序的
* 2-路插入排序是在二分插入排序的基础上进行改进，
* 减少了排序过程中移动的元素的次数，但增加了辅助空间.
*
*/
public static void twoRoadInsertSort(Object[] a){
int len = a.length;
Object[] s = new Object[len]; //辅助数组
s[0] = a[0];
int first = len;
int last = 0;
for(int i = 1;i < len;i++){
if(((Comparable)a[i]).compareTo(s[0])<0){ //小于s[0],插入到s[0]之前，即从数组最后开始插入
int j;
for(j = first; j < len - 1 && ((Comparable)a[i]).compareTo(s[j])>0;j++){
s[j-1] = s[j];
}
s[j-1] = a[i];
first--;
}else{ //大于s[0],插入到s[0]之后
int j;
//查找插入位置并移动元素
for(j = last; j > 0 && ((Comparable)a[i]).compareTo(s[j])<0;j--){
s[j+1] = s[j];
}
s[j+1] = a[i];
last++;
}
}
System.out.println("first:"+first +" last:"+last);
//重新对a赋值
int count = 0;
for(int i = first;i < len;i++){
a[count++] = s[i];
}
for(int i=0;i<=last;i++){
a[count++] = s[i];
}
}

//test
public static void main(String[] args) {
Integer[] data = {49,38,65,97,76,13,27,49,14};
insertSort(data);
//binaryInsertSort(data);
//twoRoadInsertSort(data);
for(Integer d:data){
System.out.println(d);
}
}
}

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