JAVA数据结构与算法之希尔排序

希尔排序法

讨论：

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:

代码实现：

package com.pierce.algorithm;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Arrays;

public class BubbleSort {
    public static void main(String[] args) {
//         int arr[] = {3, 9, -1, 10, 20};
        //
        // System.out.println("排序前");
        // System.out.println(Arrays.toString(arr));
        //为了容量理解，我们把冒泡排序的演变过程，给大家展示
        //测试一下冒泡排序的速度 O(n^2), 给 80000 个数据，测试
        //创建要给 80000 个的随机的数组
        int[] arr = new int[80000];
        for (int i = 0; i < 80000; i++) {
            //生成一个[0, 8000000) 数
            arr[i] = (int) (Math.random() * 8000000);
        }
        long millis1 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("排序前的时间是=" + millis1);
        //测试希尔排序
        shellSort2(arr);
        long millis2 = System.currentTimeMillis();
        System.out.printf("排序后的时间是=%s", millis2 - millis1);
        System.out.println();
        System.out.println(arr.length);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }

    public static void shellSort(int[] arr) {
        int temp = 0;
        int count = 0;
        // 根据前面的逐步分析，使用循环处理
        for (int gap = arr.length / 2; gap > 0; gap /= 2) {
            for (int i = gap; i < arr.length; i++) {
                // 遍历各组中所有的元素(共 gap 组，每组有个元素), 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 (arr[j] > arr[j + gap]) {
                        temp = arr[j];
                        arr[j] = arr[j + gap];
                        arr[j + gap] = temp;
                    }
                }
            }
        }
    }

    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，逐个对其所在的组进行直接插入排序
            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;
                    }
                    //当退出 while 后，就给 temp 找到插入的位置
                    arr[j] = temp;
                }
            }
        }
    }

}

运行结果：
排序前的时间是=1587818689075
排序后的时间是=18
80000