插入排序

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插入排序(英语:Insertion Sort)是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是通过构建有序序列,对于未排序数据,在已排序序列中从后向前扫描,找到相应位置并插入。插入排序在实现上,通常采用in-place排序(即只需用到 � ( 1 ) {\displaystyle O(1)}的额外空间的排序),因而在从后向前扫描过程中,需要反复把已排序元素逐步向后挪位,为最新元素提供插入空间。

目录 1 记载 2 概述 3 算法 4 示例代码 4.1 Julia (编程语言) 5 算法复杂度 6 参考文献 7 延伸阅读 记载 最早拥有排序概念的机器出现在1901至1904年间由赫尔曼·何乐礼发明出使用基数排序法的分类机,此机器系统包括打孔,制表等功能,1908年分类机第一次应用于人口普查,并且在两年内完成了所有的普查数据和归档。 赫尔曼·何乐礼在1896年创立的分类机公司的前身,为电脑制表记录公司(CTR)。他在电脑制表记录公司曾担任顾问工程师,直到1921年退休,而电脑制表记录公司在1924年正式改名为IBM。

概述 Insertion Sort 和打扑克牌时,从牌桌上逐一拿起扑克牌,在手上排序的过程相同。

举例:

输入: {5 2 4 6 1 3}。

首先拿起第一张牌, 手上有 {5}。

拿起第二张牌 2, 把 2 insert 到手上的牌 {5}, 得到 {2 5}。

拿起第三张牌 4, 把 4 insert 到手上的牌 {2 5}, 得到 {2 4 5}。

以此类推。

算法 一般来说,插入排序都采用in-place在数组上实现。具体算法描述如下:

从第一个元素开始,该元素可以认为已经被排序 取出下一个元素,在已经排序的元素序列中从后向前扫描 如果该元素(已排序)大于新元素,将该元素移到下一位置 重复步骤3,直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置 将新元素插入到该位置后 重复步骤2~5 示例代码 此范例程序以C语言实现。[1]

void insertion_sort(int arr[], int len){ int i,j,key; for (i=1;i!=len;++i){ key = arr[i]; j=i-1; while((j>=0) && (arr[j]>key)) { arr[j+1] = arr[j]; j--; } arr[j+1] = key; } } 此范例程序以Objective C实现。[1]

Julia Sample : InsertSort

function InsertSort(A) for i=2:length(A) key = A[i] j=i-1 while (j>=1)&&(A[j]>key) A[j+1]=A[j] j-=1 end A[j+1]=key end return A end

Main Code

A = [16,586,1,31,354,43,3] println(A) # Original Array println(InsertSort(A)) # Insert Sort Array 算法复杂度 如果目标是把n个元素的序列升序排列,那么采用插入排序存在最好情况和最坏情况。最好情况就是,序列已经是升序排列了,在这种情况下,需要进行的比较操作需 � − 1 {\displaystyle n-1}次即可。最坏情况就是,序列是降序排列,那么此时需要进行的比较共有 1 2 � ( � − 1 ) {\displaystyle {\frac {1}{2}}n(n-1)}次。插入排序的赋值操作是比较操作的次数减去 � − 1 {\displaystyle n-1}次,(因为 � − 1 {\displaystyle n-1}次循环中,每一次循环的比较都比赋值多一个,多在最后那一次比较并不带来赋值)。平均来说插入排序算法复杂度为 � ( � 2 ) O(n^{2})。因而,插入排序不适合对于数据量比较大的排序应用。但是,如果需要排序的数据量很小,例如,量级小于千;或者若已知输入元素大致上按照顺序排列,那么插入排序还是一个不错的选择。 插入排序在工业级库中也有着广泛的应用,在STL的sort算法和stdlib的qsort算法中,都将插入排序作为快速排序的补充,用于少量元素的排序(通常为8个或以下)。