插入排序
# 目标:将数组从低到高(或从高到低)排序。
您将获得一系列数字,需要按正确的顺序排列。插入排序算法的工作原理如下:
把数字放在一堆。这堆是未分类的。
从堆中挑选一个数字。你选择哪一个并不重要,但最容易从桩顶挑选。
将此数字插入新数组。
从未分类堆中选择下一个数字,并将其插入到新数组中。它要么在您选择的第一个数字之前或之后,所以现在这两个数字被排序。
再次,从堆中选择下一个数字,并将其插入到正确排序位置的数组中。
继续这样做,直到堆上没有更多的数字。最终得到一个空堆和一个排序的数组。
这就是为什么这被称为“插入”排序,因为你从堆中取一个数字并将其插入数组中的正确排序位置。
一个例子
让我们说要排序的数字是[ 8, 3, 5, 4, 6 ]。这是我们未分类的堆。
选择第一个数字,8然后将其插入新数组中。该阵列中还没有任何东西,所以这很容易。排序的数组现在[ 8 ]和堆是[ 3, 5, 4, 6 ]。
从堆中选择下一个数字3,然后将其插入到已排序的数组中。它应该在之前8,因此排序的数组现在[ 3, 8 ]和堆减少到[ 5, 4, 6 ]。
从堆中选择下一个数字5,然后将其插入到已排序的数组中。它介于3和之间8。排序的数组是[ 3, 5, 8 ]和堆[ 4, 6 ]。
重复此过程,直到堆积为空。
就地排序
上面的解释使你看起来需要两个数组:一个用于未分类的堆,另一个用于按排序顺序包含数字。
但您可以就地执行插入排序,而无需创建单独的数组。您只需跟踪数组的哪个部分已经排序,哪个部分是未排序的堆。
最初,阵列是[ 8, 3, 5, 4, 6 ]。所述|栏示出了分选部分结束和桩开始:
这表明排序的部分是空的,桩开始于8。
处理完第一个号后,我们有:
分类的部分是[ 8 ]和桩[ 3, 5, 4, 6 ]。该|酒吧已经转向一个姿势要正确。
这是排序期间数组内容的变化方式:
在每个步骤中,|条形向上移动一个位置。如您所见,数组的开头|始终排序。堆缩小一,排序部分增加一,直到堆是空的,没有更多未分类的数字。
如何插入
在每一步中,您从未分类堆中选择最顶部的数字,并将其插入到数组的已排序部分。您必须将该数字放在适当的位置,以便数组的开头保持排序。这是如何运作的?
假设我们已经完成了前几个元素,并且数组看起来像这样:
下一个要排序的数字是4。我们需要将其插入到[ 3, 5, 8 ]某处的已排序部分。
这是一种方法:查看前一个元素,8。
这大于4吗?是的,所以4应该在之前8。我们交换这两个数字得到:
我们还没有完成。新的前一个元素5也大于4。我们还交换了这两个数字:
再看一下前面的元素。是3大于4?不它不是。这意味着我们完成了数字4。数组的开头再次排序。
这是对插入排序算法的内部循环的描述,您将在下一节中看到。它通过交换数字将数字从堆的顶部插入到已排序的部分。