mirror of
https://github.com/krahets/hello-algo.git
synced 2026-04-13 18:00:18 +08:00
build
This commit is contained in:
@@ -4,11 +4,9 @@ comments: true
|
||||
|
||||
# 11.3. 插入排序
|
||||
|
||||
「插入排序 Insertion Sort」是一种基于 **数组插入操作** 的排序算法。
|
||||
「插入排序 Insertion Sort」是一种基于数组插入操作的排序算法。具体来说,选择一个待排序的元素作为基准值 `base` ,将 `base` 与其左侧已排序区间的元素逐一比较大小,并将其插入到正确的位置。
|
||||
|
||||
「插入操作」原理:选定某个待排序元素为基准数 `base`,将 `base` 与其左侧已排序区间元素依次对比大小,并插入到正确位置。
|
||||
|
||||
回忆数组插入操作,我们需要将从目标索引到 `base` 之间的所有元素向右移动一位,然后再将 `base` 赋值给目标索引。
|
||||
回顾数组插入操作,我们需要将从目标索引到 `base` 之间的所有元素向右移动一位,然后再将 `base` 赋值给目标索引。
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
@@ -16,11 +14,11 @@ comments: true
|
||||
|
||||
## 11.3.1. 算法流程
|
||||
|
||||
循环执行插入操作:
|
||||
插入排序的整体流程如下:
|
||||
|
||||
1. 先选取数组的 **第 2 个元素** 为 `base` ,执行插入操作后,**数组前 2 个元素已完成排序**。
|
||||
2. 选取 **第 3 个元素** 为 `base` ,执行插入操作后,**数组前 3 个元素已完成排序**。
|
||||
3. 以此类推……最后一轮选取 **数组尾元素** 为 `base` ,执行插入操作后,**所有元素已完成排序**。
|
||||
1. 首先,选取数组的第 2 个元素作为 `base` ,执行插入操作后,**数组的前 2 个元素已排序**。
|
||||
2. 接着,选取第 3 个元素作为 `base` ,执行插入操作后,**数组的前 3 个元素已排序**。
|
||||
3. 以此类推,在最后一轮中,选取数组尾元素作为 `base` ,执行插入操作后,**所有元素均已排序**。
|
||||
|
||||

|
||||
|
||||
@@ -201,22 +199,22 @@ comments: true
|
||||
|
||||
## 11.3.2. 算法特性
|
||||
|
||||
**时间复杂度 $O(n^2)$** :最差情况下,各轮插入操作循环 $n - 1$ , $n-2$ , $\cdots$ , $2$ , $1$ 次,求和为 $\frac{(n - 1) n}{2}$ ,使用 $O(n^2)$ 时间。输入数组完全有序下,达到最佳时间复杂度 $O(n)$ ,因此是“自适应排序”。
|
||||
**时间复杂度 $O(n^2)$** :最差情况下,每次插入操作分别需要循环 $n - 1$ , $n-2$ , $\cdots$ , $2$ , $1$ 次,求和得到 $\frac{(n - 1) n}{2}$ ,因此时间复杂度为 $O(n^2)$ 。当输入数组完全有序时,插入排序达到最佳时间复杂度 $O(n)$ ,因此是“自适应排序”。
|
||||
|
||||
**空间复杂度 $O(1)$** :指针 $i$ , $j$ 使用常数大小的额外空间,因此是“原地排序”。
|
||||
**空间复杂度 $O(1)$** :指针 $i$ , $j$ 使用常数大小的额外空间,所以插入排序是“原地排序”。
|
||||
|
||||
在插入操作中,我们会将元素插入到相等元素的右边,不会改变它们的次序,因此是“稳定排序”。
|
||||
在插入操作过程中,我们会将元素插入到相等元素的右侧,不会改变它们的顺序,因此是“稳定排序”。
|
||||
|
||||
## 11.3.3. 插入排序优势
|
||||
|
||||
回顾「冒泡排序」和「插入排序」的复杂度分析,两者的循环轮数都是 $\frac{(n - 1) n}{2}$ 。但不同的是:
|
||||
回顾冒泡排序和插入排序的复杂度分析,两者的循环轮数都是 $\frac{(n - 1) n}{2}$ 。然而,它们之间存在以下差异:
|
||||
|
||||
- 冒泡操作基于 **元素交换** 实现,需要借助一个临时变量实现,共 3 个单元操作;
|
||||
- 插入操作基于 **元素赋值** 实现,只需 1 个单元操作;
|
||||
- 冒泡操作基于元素交换实现,需要借助一个临时变量,共涉及 3 个单元操作;
|
||||
- 插入操作基于元素赋值实现,仅需 1 个单元操作;
|
||||
|
||||
粗略估计,冒泡排序的计算开销约为插入排序的 3 倍,因此插入排序更受欢迎,许多编程语言(例如 Java)的内置排序函数都使用到了插入排序,大致思路为:
|
||||
粗略估计下来,冒泡排序的计算开销约为插入排序的 3 倍,因此插入排序更受欢迎。实际上,许多编程语言(如 Java)的内置排序函数都采用了插入排序,大致思路为:
|
||||
|
||||
- 对于 **长数组**,采用基于分治的排序算法,例如「快速排序」,时间复杂度为 $O(n \log n)$ ;
|
||||
- 对于 **短数组**,直接使用「插入排序」,时间复杂度为 $O(n^2)$ ;
|
||||
- 对于长数组,采用基于分治的排序算法,例如「快速排序」,时间复杂度为 $O(n \log n)$ ;
|
||||
- 对于短数组,直接使用「插入排序」,时间复杂度为 $O(n^2)$ ;
|
||||
|
||||
虽然插入排序比快速排序的时间复杂度更高,**但实际上在数据量较小时插入排序更快**,这是因为复杂度中的常数项(即每轮中的单元操作数量)占主导作用。这个现象与「线性查找」和「二分查找」的情况类似。
|
||||
尽管插入排序的时间复杂度高于快速排序,**但在数据量较小的情况下,插入排序实际上更快**。这是因为在数据量较小时,复杂度中的常数项(即每轮中的单元操作数量)起主导作用。这个现象与「线性查找」和「二分查找」的情况相似。
|
||||
|
||||
Reference in New Issue
Block a user