作者 | 小鹿
來源 | 公衆號：小鹿動畫學編程
寫在前邊
排序對於每個開發者來講，都多多少少知道幾個經典的排序算法，比如我們之前以動畫形式分享的冒泡排序，也包括今天要分享的插入排序。還有一些其他經典的排序，小鹿整理的共有十種是面試常問到的，冒泡排序、插入排序、希爾排序、選擇排序、歸併排序、快速排序、堆排序、桶排序、計數排序、基數排序。
雖然我們基本知道了這些排序算法，但是在實際項目開發以及面試中往往出乎我們所料。在面試中，經常會被問到各種排序之間的比較；在實際項目中，往往排序的數據不是我們所練習的整數。
那麼今天我們來學習一下，插入排序比我們之前講的冒泡排序有什麼區別呢？面試官問我們，我們如何回答完整呢？
思維導圖
1、如何分析一個排序算法？
前寫的一篇很詳細的文章。
分析排序算法已經成爲我們衡量一個算法優良的重要標準，從以下三個方面入手。
1.1 時間效率
這裏所謂的實踐效率就是時間複雜度，相信大家對於時間複雜度並不陌生。
對於時間複雜度的分析，要把最好時間複雜度、最壞時間複雜度、平均時間複雜度分析出來，分別對應了排序算法的最好排序情況、最壞排序情況以及平均排序效率。
複雜度描述的是算法執行時間（或佔用空間）與數據規模的增長關係。
1.2 空間消耗
所謂的空間消耗對應的是空間複雜度，在排序算法中需要開闢的額外內存空間是多少。如果空間複雜度爲 O(1)，此時該排序叫做原地排序。
注意：是額外的內存空間，存儲排序數據消耗的空間不計。
1.3 穩定性
算法的穩定性雖然我們之前接觸的很少，但是穩定性也是衡量一個排序算法的重要標準。什麼是穩定排序呢？比如有一組有重複待排序的數據，排序前後，重複的數據順序不變，此時該排序爲穩定排序。否則，叫做不穩定排序。它在實際應用中非常重要的，今天我們就不多說，以後會慢慢分享到。
2、什麼是插入排序？
顧名思義，插入排序就是通過插入的方式來排序唄，最經典的就是打鬥地主，可以將打亂的撲克牌作爲未排序區間，手中已經排好序的作爲排序區間。每次我們摸牌的過程，就是從未排序區間，通過插入的方式，插入到已排序區間。那麼這個過程就稱爲插入排序。
3、如何實現插入排序？
上述插入排序的概念我們已經理解了，那麼給你一組數據，如何來進行插入排序呢？
首先我們要將數據劃分爲兩個區間，已排序區間和未排序區間。
我們從未排序區間取出數據和已排序區間的數據進行比較，如果小於已排序區間的數據，那我們就交換數據。
如果交換到已排序區間數據不在大於插入的數據，然後將元素插入進去。
最後我們看一下總的插入排序動畫和代碼實現。
4、插入排序的性能
我們通過上邊的對插入排序的拆分講解和動畫以及代碼實現，想必面試官讓你手寫一個插入排序可以輕輕鬆鬆寫出。但是我們掌握的插入排序知識還往往不夠，我們在實際項目中，還要考慮插入排序的性能怎麼樣？因爲才能更好的選擇適當排序應用到項目中去。
4.1 插入排序的穩定性
在插入排序中，如果存在重複數據的話，前邊的元素再插入的過程永遠在第二個重複數據的前邊，所以插入排序後的重複數據前後順序不變，所以插入排序是穩定排序算法。
4.2 插入排序的空間消耗
我們可以發現，插入排序的移動方式，需要消耗常量級的額外內存空間存儲，也就是代碼中的 temp，所以時間複雜度爲 O(1),我們上邊講到，空間複雜度爲O(1)的是原地排序算法。
4.3 插入排序的時間效率
插入排序的最好情況就是不需要搬移任何數據，從頭到尾尋找插入數據，每次只比較一次即可，即一組有序數據，所以最好時間複雜度爲O(n)。
如果一組數據正好是倒序輸出，那麼每次都需要比較移動所有數據，每次移動時 n，n 個數據時間複雜度爲O(n²)。
對於插入排序的平均時間複雜度，每次插入都要移動數據，插入 n 次，所以平均時間複雜度爲 O(n²)。
5、小結
我們學完了今天的插入排序之後，我們回到最初的面試官問題上。插入排序和冒泡排序哪個更好呢？
我們現在元素移動次數上進行分析，如果一組無序的數據通過冒泡排序排好序之後，它的交換次數是這種數據的逆序度；對於插入排序來說也是一樣的，移動次數上都是原本數據的逆序度。
元素的移動次數是相同的，那我們接下來看看元素的交換次數。從代碼上分析可以明顯看出，冒泡排序的一次交換需要三行代碼，而插入排序的交換卻需要一行，所以總的交換次數冒泡排序大於插入排序。
有小夥伴會問，這兩行的差別有那麼大嗎？移動一次，我們可以不計較，如果數據很多，想想下，兩者的效率差別很輕易的就比較出來了。
雖然冒泡排序的時間複雜度和插入排序的時間複雜度是相同的，但是我們實際使用中還是優先選擇插入排序。
對於插入排序還是可以優化的，對了，沒錯，就是希爾排序，我們在這不多分開寫，後期會繼續更新。
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其實我也很自私，我把我的一直以來堅持原創的公衆號:「小鹿動畫學編程」偷偷給你，裏邊匯聚了小鹿以動畫形式講解的數據結構與算法、網絡原理、Web 等技術文章。
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作者Info：
【作者】：小鹿
【原創公衆號】：小鹿動畫學編程。
【簡介】：和小鹿同學一起用動畫的方式從零基礎學編程，將 Web前端領域、數據結構與算法、網絡原理等通俗易懂的呈獻給小夥伴。先定個小目標，原創 1000 篇的動畫技術文章，和各位小夥伴共同努力一起學習！公衆號回覆 “資料” 送一從零自學資料大禮包！
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