简单插入排序存在的问题

我们看简单的插入排序可能存在的问题.
数组 arr = {2,3,4,5,6,1} 这时需要插入的数 1(最小), 这样的过程是：

{2,3,4,5,6,6}
{2,3,4,5,5,6}
{2,3,4,4,5,6}
{2,3,3,4,5,6}
{2,2,3,4,5,6}
{1,2,3,4,5,6}

结论: 当需要插入的数是较小的数时，后移的次数明显增多，对效率有影响.

希尔排序法介绍

希尔排序是希尔（Donald Shell）于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高效的版本，也称为缩小增量排序。

希尔排序法基本思想

希尔排序是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

希尔排序法示意图

希尔排序法应用实例:

有一群小牛, 考试成绩分别是 {8,9,1,7,2,3,5,4,6,0} 请从小到大排序. 请分别使用

希尔排序时，对有序序列在插入时采用交换法, 并测试排序速度.
希尔排序时，对有序序列在插入时采用移动法, 并测试排序速度

代码

package sort;import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Arrays;
import java.util.Date;public class ShellSort {public static void main(String[] args) {/*int[] arr = {8, 9, 1, 7, 2, 3, 5, 4, 6, 0};shellSort(arr);System.out.println(Arrays.toString(arr));*///希尔排序测速int[] arr = new int[80000];for (int i = 0; i < 80000; i++) {arr[i] = (int) (Math.random() * 80000);// 生成一个0-80000的数据}Date date1 = new Date();SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");String date1Str = simpleDateFormat.format(date1);System.out.println("排序前的时间为：" + date1Str);shellSort(arr);Date date2 = new Date();String date2Str = simpleDateFormat.format(date2);System.out.println("排序后的时间为：" + date2Str);}//根据前面的逐步分析，使用循环处理// 希尔排序交换法public static void shellSort1(int[] arr) {int temp = 0;for (int gap = arr.length / 2; gap > 0; gap /= 2) {for (int i = gap; i < arr.length; i++) {for (int j = i - gap; j >= 0; j -= gap) {if (arr[j] > arr[j + gap]) {temp = arr[j];arr[j] = arr[j + gap];arr[j + gap] = temp;}}}}}// 对交换式的希尔排序进行改进 →→→→ 移位法public static void shellSort(int[] arr) {// 仍然使用增量gap,并逐步缩小增量for (int gap = arr.length / 2; gap > 0; gap /= 2) {// 从第gap个元素开始，逐个对其所在的组进行直接插入for (int i = gap; i < arr.length; i++) {if (arr[i] < arr[i - gap]) {int j = i;int temp = arr[j];while (j - gap >= 0 && temp < arr[j - gap]) {// 移动arr[j] = arr[j - gap];j -= gap;}// 当退出while循环后，给temp找到插入位置arr[j] = temp;}}}}// 使用逐步推导的方式编写希尔排序public static void shellSort2(int[] arr) {// 希尔排序第1轮排序// 思路：// 因为第1轮排序，将10个数据分成了5组int temp = 0;for (int i = 5; i < arr.length; i++) {// 遍历各组中所有的元素(共有5组,每组有2个元素),步长是5for (int j = i - 5; j >= 0; j -= 5) {// 如果当前元素大于加上步长后元素,说明需要交换if (arr[j] > arr[j + 5]) {temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 5];arr[j + 5] = temp;}}}System.out.println("希尔排序第1轮结果：" + Arrays.toString(arr));// 希尔排序第2轮排序for (int i = 2; i < arr.length; i++) {// 遍历各组中所有的元素(共有5组,每组有2个元素),步长是5for (int j = i - 2; j >= 0; j -= 2) {// 如果当前元素大于加上步长后元素,说明需要交换if (arr[j] > arr[j + 2]) {temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 2];arr[j + 2] = temp;}}}System.out.println("希尔排序第2轮结果：" + Arrays.toString(arr));// 希尔排序第3轮排序for (int i = 1; i < arr.length; i++) {// 遍历各组中所有的元素(共有5组,每组有2个元素),步长是5for (int j = i - 1; j >= 0; j -= 1) {// 如果当前元素大于加上步长后元素,说明需要交换if (arr[j] > arr[j + 1]) {temp = arr[j];arr[j] = arr[j + 1];arr[j + 1] = temp;}}}System.out.println("希尔排序第3轮结果：" + Arrays.toString(arr));}
}

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