排序算法(5):希尔排序(Shell's Sort)

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希尔排序也是一种插入排序,它是简单插入排序经过改进之后的一个更高效的版本,也称为缩小增量排序。

基本思想

shell排序是相当于把一个数组中的所有元素分成几部分来排序;先把几个小部分的元素排序好,让元素大概有个顺序,最后再全面使用插入排序。
基于插入排序进行改进:
插入排序在对几乎已经排好序的数据操作时,效率高,可以达到线性排序的效率,但插入排序一般来说是低效的,因为插入排序每次只能将数据移动一位

算法描述

  • 选择一个增量序列t1,t2,....,tk,其中ti>tj,tk=1;
  • 按增量序列个数k,对序列进行k趟排序;
  • 每趟排序,根据对应的增量ti,将待排序列分割成若干长度为m的子序列,分别对各子表进行直接插入排序。仅增量因子为1时,整个序列作为一个表来处理,表长度即为整个序列的长度

演示

代码实现

	public static void sort(int[] array) {
		int temp = 0;
		// gap表示步长,步长逐渐减少
		for (int gap = array.length / 2; gap > 0; gap = gap / 2) {
			for (int i = gap; i < array.length; i++) {
				// 遍历各组中所有的元素(共gap组,每组有length/gap个元素),步长gap
				for (int j = i - gap; j >= 0; j -= gap) {
					// 如果当前元素大于加上步长后的那个元素,说明交换
					if (array[j] > array[j + gap]) {
						temp = array[j];
						array[j] = array[j + gap];
						array[j + gap] = temp;
					}
				}
			}
		}
	}

时间复杂度

希尔排序的时间复杂度和增量的选取有关
最佳情况:T(n) = O(n)
根据增量序列的不同而不同。已知最好的O(n)
最坏的情况:T(n) = O(nlog2n)
平均情况: T(n) = O(nlog2n)
总的来说,比较在希尔排序中是最主要的操作,而不是交换。在一些步长序列的希尔排序比插入排序要快,甚至在小数组中比快速排序和堆排序还快,但是在涉及大量数据时希尔排序还是比快速排序慢。

空间复杂度

只使用到一个缓存单位,空间复杂度为O(1)

优点与缺点

  • 优点:快,数据移动少
  • 缺点:不稳定,gap的取值是多少,应取多少个不同的值,都无法确切直到,只能凭经验来取

测试记录

待补充

源码

暂时未发现在开源框架或jdk中用到插入排序