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2023-12-02 06:24:11 +08:00
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@@ -3398,7 +3398,7 @@
<h1 id="114">11.4 &nbsp; 插入排序<a class="headerlink" href="#114" title="Permanent link">&para;</a></h1>
<p>「插入排序 insertion sort」是一种简单的排序算法它的工作原理与手动整理一副牌的过程非常相似。</p>
<p>具体来说,我们在未排序区间选择一个基准元素,将该元素与其左侧已排序区间的元素逐一比较大小,并将该元素插入到正确的位置。</p>
<p>图 11-6 展示了数组插入元素的操作流程。设基准元素为 <code>base</code> ,我们需要将从目标索引到 <code>base</code> 之间的所有元素向右移动一位,然后<code>base</code> 赋值给目标索引。</p>
<p>图 11-6 展示了数组插入元素的操作流程。设基准元素为 <code>base</code> ,我们需要将从目标索引到 <code>base</code> 之间的所有元素向右移动一位,然后将 <code>base</code> 赋值给目标索引。</p>
<p><a class="glightbox" href="../insertion_sort.assets/insertion_operation.png" data-type="image" data-width="100%" data-height="auto" data-desc-position="bottom"><img alt="单次插入操作" class="animation-figure" src="../insertion_sort.assets/insertion_operation.png" /></a></p>
<p align="center"> 图 11-6 &nbsp; 单次插入操作 </p>
@@ -3413,6 +3413,7 @@
<p><a class="glightbox" href="../insertion_sort.assets/insertion_sort_overview.png" data-type="image" data-width="100%" data-height="auto" data-desc-position="bottom"><img alt="插入排序流程" class="animation-figure" src="../insertion_sort.assets/insertion_sort_overview.png" /></a></p>
<p align="center"> 图 11-7 &nbsp; 插入排序流程 </p>
<p>示例代码如下:</p>
<div class="tabbed-set tabbed-alternate" data-tabs="1:12"><input checked="checked" id="__tabbed_1_1" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_2" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_3" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_4" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_5" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_6" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_7" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_8" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_9" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_10" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_11" name="__tabbed_1" type="radio" /><input id="__tabbed_1_12" name="__tabbed_1" type="radio" /><div class="tabbed-labels"><label for="__tabbed_1_1">Python</label><label for="__tabbed_1_2">C++</label><label for="__tabbed_1_3">Java</label><label for="__tabbed_1_4">C#</label><label for="__tabbed_1_5">Go</label><label for="__tabbed_1_6">Swift</label><label for="__tabbed_1_7">JS</label><label for="__tabbed_1_8">TS</label><label for="__tabbed_1_9">Dart</label><label for="__tabbed_1_10">Rust</label><label for="__tabbed_1_11">C</label><label for="__tabbed_1_12">Zig</label></div>
<div class="tabbed-content">
<div class="tabbed-block">
@@ -3616,14 +3617,14 @@
</div>
<h2 id="1142">11.4.2 &nbsp; 算法特性<a class="headerlink" href="#1142" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<ul>
<li><strong>时间复杂度 <span class="arithmatex">\(O(n^2)\)</span>、自适应排序</strong>:最差情况下,每次插入操作分别需要循环 <span class="arithmatex">\(n - 1\)</span><span class="arithmatex">\(n-2\)</span><span class="arithmatex">\(\dots\)</span><span class="arithmatex">\(2\)</span><span class="arithmatex">\(1\)</span> 次,求和得到 <span class="arithmatex">\((n - 1) n / 2\)</span> ,因此时间复杂度为 <span class="arithmatex">\(O(n^2)\)</span> 。在遇到有序数据时,插入操作会提前终止。当输入数组完全有序时,插入排序达到最佳时间复杂度 <span class="arithmatex">\(O(n)\)</span></li>
<li><strong>时间复杂度 <span class="arithmatex">\(O(n^2)\)</span>、自适应排序</strong>最差情况下,每次插入操作分别需要循环 <span class="arithmatex">\(n - 1\)</span><span class="arithmatex">\(n-2\)</span><span class="arithmatex">\(\dots\)</span><span class="arithmatex">\(2\)</span><span class="arithmatex">\(1\)</span> 次,求和得到 <span class="arithmatex">\((n - 1) n / 2\)</span> ,因此时间复杂度为 <span class="arithmatex">\(O(n^2)\)</span> 。在遇到有序数据时,插入操作会提前终止。当输入数组完全有序时,插入排序达到最佳时间复杂度 <span class="arithmatex">\(O(n)\)</span></li>
<li><strong>空间复杂度 <span class="arithmatex">\(O(1)\)</span>、原地排序</strong>:指针 <span class="arithmatex">\(i\)</span><span class="arithmatex">\(j\)</span> 使用常数大小的额外空间。</li>
<li><strong>稳定排序</strong>: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。</li>
</ul>
<h2 id="1143">11.4.3 &nbsp; 插入排序优势<a class="headerlink" href="#1143" title="Permanent link">&para;</a></h2>
<p>插入排序的时间复杂度为 <span class="arithmatex">\(O(n^2)\)</span> ,而我们即将学习的快速排序的时间复杂度为 <span class="arithmatex">\(O(n \log n)\)</span> 。尽管插入排序的时间复杂度相比快速排序更高,<strong>但在数据量较小的情况下,插入排序通常更快</strong></p>
<p>这个结论与线性查找和二分查找的适用情况的结论类似。快速排序这类 <span class="arithmatex">\(O(n \log n)\)</span> 的算法属于基于分治的排序算法,往往包含更多单元计算操作。而在数据量较小时,<span class="arithmatex">\(n^2\)</span><span class="arithmatex">\(n \log n\)</span> 的数值比较接近,复杂度不占主导作用;每轮中的单元操作数量起到决定性因素</p>
<p>实际上,许多编程语言(例如 Java的内置排序函数采用了插入排序,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;对于短数组,直接使用插入排序。</p>
<p>插入排序的时间复杂度为 <span class="arithmatex">\(O(n^2)\)</span> ,而我们即将学习的快速排序的时间复杂度为 <span class="arithmatex">\(O(n \log n)\)</span> 。尽管插入排序的时间复杂度更高,<strong>但在数据量较小的情况下,插入排序通常更快</strong></p>
<p>这个结论与线性查找和二分查找的适用情况的结论类似。快速排序这类 <span class="arithmatex">\(O(n \log n)\)</span> 的算法属于基于分治策略的排序算法,往往包含更多单元计算操作。而在数据量较小时,<span class="arithmatex">\(n^2\)</span><span class="arithmatex">\(n \log n\)</span> 的数值比较接近,复杂度不占主导地位;每轮中的单元操作数量起到决定性作用</p>
<p>实际上,许多编程语言(例如 Java的内置排序函数采用了插入排序大致思路为对于长数组采用基于分治策略的排序算法,例如快速排序;对于短数组,直接使用插入排序。</p>
<p>虽然冒泡排序、选择排序和插入排序的时间复杂度都为 <span class="arithmatex">\(O(n^2)\)</span> ,但在实际情况中,<strong>插入排序的使用频率显著高于冒泡排序和选择排序</strong>,主要有以下原因。</p>
<ul>
<li>冒泡排序基于元素交换实现,需要借助一个临时变量,共涉及 3 个单元操作;插入排序基于元素赋值实现,仅需 1 个单元操作。因此,<strong>冒泡排序的计算开销通常比插入排序更高</strong></li>