排序算法-希尔排序

希尔排序

简单插入排序存在的问题

 

 

我们看简单的插入排序可能存在的问题.

数组 arr = {2,3,4,5,6,1} 这时需要插入的数 1(最小), 这样的过程是：

{2,3,4,5,6,6}

{2,3,4,5,5,6}

{2,3,4,4,5,6}

{2,3,3,4,5,6}

{2,2,3,4,5,6}

{1,2,3,4,5,6}

结论: 当需要插入的数是较小的数时，后移的次数明显增多，对效率有影响.

 

 

希尔排序法介绍

 

 

希尔排序是希尔（Donald Shell）于 1959 年提出的一种排序算法。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。

 

 

希尔排序法基本思想

 

 

希尔排序是把记录按下标的一定增量分组，对每组使用直接插入排序算法排序；随着增量逐渐减少，每组包含的关键词越来越多，当增量减至 1 时，整个文件恰被分成一组，算法便终止

 

希尔排序法的示意图

 

 

 

 

 

 

 

有一群小牛, 考试成绩分别是 {8,9,1,7,2,3,5,4,6,0} 请从小到大排序. 请分别使用

1. 希尔排序时， 对有序序列在插入时采用交换法, 并测试排序速度.
2. 希尔排序时， 对有序序列在插入时采用移动法, 并测试排序速度
3. 代码实现

交换式

package com.xuge.sort;

import java.util.Arrays;

/**
 * author: yjx
 * Date :2022/5/3015:06
 **/
public class ShellSort {
  public static void main(String[] args) {
    int arr[]={8,9,1,7,2,3,5,4,6,0};
    shellSort(arr);

  }
  public static void shellSort(int []arr){
    int temp=0;
    int count=0;
    for(int gap=arr.length/2;gap>0;gap/=2){
      for(int i=gap;i<arr.length;i++){
        //遍历各组中的所有元素,共gap组，每组有2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，需要交换
          if(arr[j]>arr[j+gap]){
            temp=arr[j];
            arr[j]=arr[j+gap];
            arr[j+gap]=temp;
          }

        }
      }
      System.out.println("希尔排序第"+(++count)+"轮"+Arrays.toString(arr));
    }

    /*
    //希尔排序第一轮
    //将10个数据分成5组10/2
    for(int i=5;i<arr.length;i++){
      //遍历各组中的所有元素
      for(int j=i-5;j>=0;j-=5){
        //如果当前元素大于加上步长后的那个元素，需要交换
        if(arr[j]>arr[j+5]){
          temp=arr[j];
          arr[j]=arr[j+5];
          arr[j+5]=temp;
        }

      }
    }

   //5/2=2
    temp=0;
    for(int i=2;i<arr.length;i++){
      //遍历各组中的所有元素
      for(int j=i-2;j>=0;j-=2){
        //如果当前元素大于加上步长后的那个元素，需要交换
        if(arr[j]>arr[j+2]){
          temp=arr[j];
          arr[j]=arr[j+2];
          arr[j+2]=temp;
        }

      }
    }
    System.out.println("====希尔排序第二轮"+Arrays.toString(arr));
     //2/2=1
    for(int i=1;i<arr.length;i++){
      //遍历各组中的所有元素
      for(int j=i-1;j>=0;j-=1){
        //如果当前元素大于加上步长后的那个元素，需要交换
        if(arr[j]>arr[j+1]){
          temp=arr[j];
          arr[j]=arr[j+1];
          arr[j+1]=temp;
        }

      }
    }
    System.out.println("====希尔排序第三轮"+Arrays.toString(arr));
*/

  }
}

　　

 速度测试

  public static void main(String[] args) {
    int arr[]={8,9,1,7,2,3,5,4,6,0};
    shellSort(arr);

    int arr2[] = new int[80000];
    for (int i = 0; i < 80000; i++) {
      arr2[i] = (int) (Math.random() * 80000000);//生成随机数[0,80000000);
    }
    System.out.println("====输出数组=====");
    Date data = new Date();
    SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
    String str = sdf.format(data);
    System.out.println("排序前的时间是:" + str);//24
    shellSort(arr2);
    Date data2 = new Date();
    String str2 = sdf.format(data2);
    System.out.println("排序后的时间是" + str2);//34

  }

　　

 

 移位式

//移位式
  public static void shellSort2(int []arr) {
    //增量gap,并逐步的缩小增量
    for (int gap = arr.length / 2; gap > 0; gap /= 2) {
      //从第gap个元素，逐步对其所在的组插入排序
      for (int i = gap; i < arr.length; i++) {
        int j=i;
        int temp=arr[j];
        if(arr[j]<arr[j-gap]){
         while(j-gap>=0&&temp<arr[j-gap]){
           //移动
           arr[j]=arr[j-gap];
           j-=gap;
         }
         //退出循环，找到插入位置
          arr[j]=temp;
        }

      }
    }
  }