插入排序算法,就这么简单,还学不会算我输

一、前言什么是算法?算法是某种集合,是简单指令的集合,是被指定的简单指令集合 。确定该算法重要的指标:

  • 第一是否能解决问题;
  • 第二算法运行时间,即解决问题出结果需要多少时间;
  • 还有所需的空间资源,比如内存等 。
很多时候,写一个工作程序并不够 。因为遇到大数据下,运行时间就是一个重要的问题 。
算法性能用大 O 标记法表示 。大 O 标记法是标记相对增长率,精度是粗糙的 。比如 2N 和 3N + 2,都是 O(N) 。也就是常说的线性增长,还有常说的指数增长等
典型的增长率
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典型的提供性能做法是分治法,即分支 divide and conquer 策略:
  1. 将问题分成两个大致相等的子问题,递归地对它们求解,这是分的部分;
  2. 治阶段将两个子问题的解修补到一起,并可能再做些少量的附加工作,最后得到整个问题的解 。

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二、排序
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排序问题,是古老,但一直流行的问题 。从 ACM 接触到现在工作,每次涉及算法,或品读 JDK 源码中一些算法,经常会有排序的算法出现 。
排序算法是为了将一组数组(或序列)重新排列,排列后数据符合从大到小(或从小到大)的次序 。这样数据从无序到有序,会有什么好处?
  • 应用层面:解决问题 。
  • 最简单的是可以找到最大值或者最小值
  • 解决"一起性"问题,即相同标志元素连在一起
  • 匹配在两个或者更多个文件中的项目
  • 通过键码值查找信息
  • 系统层面:减少系统的熵值,增加系统的有序度 (Donald Knuth 的经典之作《计算机程序设计艺术》(The Art of Computer Programming)的第三卷)
通过维基百科查阅资料得到:在主内存中完成的排序叫做,内部排序 。那需要在磁盘等其他存储完成的排序,叫做外部排序 external sorting 。
接口是一个抽象类型,是抽象方法(compareTo)的集合,用 interface 来声明 。因此被排序的对象属于 Comparable 类型,即实现 Comparable 接口,然后调用对象实现的 compareTo 方法进行比较后排序 。
在这些条件下的排序,叫作基于比较的排序(comparison-based sorting)
三、插入排序白话文:熊大(一)、熊二、熊三... 按照身高从低到高排队(排序) 。这时候熊 N 加入队伍,它从队伍尾巴开始比较 。如果它比前面的熊身高低,则与被比较的交换位置,依次从尾巴到头部进行比较 & 交换位置 。最终换到了应该熊 N 所在的位置 。这就是插入排序的原理 。
插入排序(insertion sort)
  • 最简单的排序之一 。ps: 冒泡排序看看就好,不推荐学习
  • 由 N - 1 次排序过程组成 。
  • 如果被排序的这样一个元素,就不需要排序 。即 N =1 (1 - 1 = 0)
  • 每一次排序保证,从第一个位置到当前位置的元素为已排序状态 。
  • 如图:每个元素往前进行比较,并终止于自己所在的位置

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代码解析如下:
  • 从数组的第二个元素,向前开始比较 。比第一个元素小,则交换位置
  • 如果第二个元素比较完毕,那就第三个,第四个... 以此类推
  • 比较到最后一个元素时,完成排序
【插入排序算法,就这么简单,还学不会算我输】时间复杂度是 O(N^2),最好情景的是排序已经排好的,那就是 O(N),因为满足不了循环的判断条件;最极端的是反序的数组,那就是 O(N^2) 。所以该算法的时间复杂度为 O(N^2)
运行 main 方法,结果如下:
[2, 3, 1, 4, 3][1, 2, 3, 3, 4]再考虑考虑优化,会怎么优化呢?插入排序优化版 不是往前比较。往前的一半比较,二分比较会更好 。具体代码,可以自行试试
四、Array.sort 源码中的插入排序上面用自己实现的插入算法进行排序,其实 JDK 提供了 Array.sort 方法,方便排序 。案例代码如下:
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运行 main 方法,结果如下:
[2, 3, 1, 4, 3][1, 2, 3, 3, 4]


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