algorithm-base/animation-simulation/数据结构和算法/直接插入排序.md
2021-05-21 18:34:13 +08:00

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直接插入排序Straight Insertion Sort

袁记菜馆内

袁厨:好嘞,我们打烊啦,一起来玩会扑克牌吧。

小二:好啊,掌柜的,咱们玩会斗地主吧。

相信大家应该都玩过扑克牌吧,我们平常摸牌时,是不是一边摸牌,一边理牌,摸到新牌时,会将其插到合适的位置。这其实就是我们的插入排序思想。

直接插入排序:将一个记录插入到已经排好序的有序表中,从而得到一个新的有序表。通俗理解,我们首先将序列分成两个区间,有序区间和无序区间,我们每次在无序区间内取一个值,在已排序区间中找到合适的插入位置将其插入,并保证已排序区间一直有序。下面我们看一下动图吧。

注:为了更清晰表达算法思想,则采用了挖掉待排序元素的形式展示,后面也会采取此形式表达。

直接插入排序

直接插入排序代码

class Solution {
    public int[] sortArray(int[] nums) {
        //注意 i 的初始值为 1也就是第二个元素开始
        for (int i = 1; i < nums.length; ++i) {
            //待排序的值
            int temp = nums[i];
            //需要注意
            int j;
            for (j = i-1; j >= 0; --j) {
                //找到合适位置
                if (temp < nums[j]) {
                    nums[j+1] = nums[j];
                    continue;
                } 
                //跳出循环
                break;
            }
            //插入到合适位置,这也就是我们没有在 for 循环内定义变量的原因
            nums[j+1] = temp;
        }
        return nums;
    }
}

直接插入排序时间复杂度分析

最好情况时也就是有序的时候我们不需要移动元素每次只需要比较一次即可找到插入位置那么最好情况时的时间复杂度为O(n)。

最坏情况时即待排序表是逆序的情况则此时需要比较2+3+....+n = (n+2)(n-1)/2,移动次数也达到了最大值3 +4+5+....n+1 = (n+4)(n-1)/2,时间复杂度为O(n^2).

我们每次插入一个数据的时间复杂度为O(n),那么循环执行 n 次插入操作平均时间复杂度为O(n^2)。

直接插入排序空间复杂度分析

根据动画可知插入排序不需要额外的存储空间所以其空间复杂度为O(1)

直接插入排序稳定性分析

我们根据代码可知,我们只会移动比 temp 值大的元素,所以我们排序后可以保证相同元素的相对位置不变。所以直接插入排序为稳定性排序算法。