插入排序
| 插入排序 | |
|---|---|
 使用插入排序为一列数字进行排序的过程 | |
| 概况 | |
| 類別 | 排序算法 |
| 資料結構 | 数组 |
| 复杂度 | |
| 平均時間複雜度 | |
| 最坏时间复杂度 | |
| 最优时间复杂度 | |
| 空間複雜度 | 总共 ，需要辅助空间 |
| 最佳解 | No |
| 相关变量的定义 | |
插入排序（英語：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。
記載
最早擁有排序概念的機器出現在1901至1904年間由赫爾曼·何樂禮發明出使用基數排序法的分類機，此機器系統包括打孔，制表等功能，1908年分類機第一次應用於人口普查，並且在兩年內完成了所有的普查數據和歸檔。 赫爾曼·何樂禮在1896年創立的分類機公司的前身，為電腦製表記錄公司（CTR）。他在電腦製表記錄公司曾擔任顧問工程師，直到1921年退休，而電腦製表記錄公司在1924年正式改名為IBM。
概述
Insertion Sort 和打撲克牌時，從牌桌上逐一拿起撲克牌，在手上排序的過程相同。
舉例：
輸入： {5 2 4 6 1 3}。
首先拿起第一張牌, 手上有 {5}。
拿起第二張牌 2, 把 2 insert 到手上的牌 {5}, 得到 {2 5}。
拿起第三張牌 4, 把 4 insert 到手上的牌 {2 5}, 得到 {2 4 5}。
以此類推。
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
範例程式碼
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]
- (NSMutableArray *)insertionSort:(NSArray *)array {
NSMutableArray *sortArray = [array mutableCopy];
NSNumber *key = @(0);
int j = 0;
for (int i = 1; i < sortArray.count; i++) {
key = array[i];
j = i - 1;
while ((j >= 0) && [sortArray[j] integerValue] > [key integerValue]) {
sortArray[j + 1] = sortArray[j];
j --;
}
sortArray[j + 1] = key;
}
return sortArray;
}
Julia (程式語言)
# 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次。插入排序的赋值操作是比较操作的次数减去次，（因为次循环中，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。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；或者若已知輸入元素大致上按照順序排列，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）。
参考文献
- ^ 1.0 1.1 Cormen, Thomas H. ; Leiserson, Charles E. ; Rivest, Ronald L.; Stein, Clifford. Section 2.1: Insertion sort. Introduction to Algorithms 3rd. MIT Press and McGraw-Hill. 2009: 16–18 [1990]. ISBN 0-262-03384-4..
延伸閱讀
- [97严] 严蔚敏，吴伟民，《数据结构C语言版》，清华大学出版社，1997年4月
- [99殷] 殷人昆，陶永雷，谢若阳，盛绪华，《数据结构（用面向对象方法与C++描述）》，清华大学出版社，1999年7月
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