排序算法 之 希尔排序ShellSort

介绍

希尔排序,也称递减增量排序算法,实质是分组插入排序。由 Donald Shell 于1959年提出。希尔排序是非稳定排序算法。

希尔排序的基本思想是:将数组列在一个表中并对列分别进行插入排序,重复这过程,不过每次用更长的列(步长更长了,列数更少了)来进行。最后整个表就只有一列了。将数组转换至表是为了更好地理解这算法,算法本身还是使用数组进行排序。

例如,假设有这样一组数[ 13 14 94 33 82 25 59 94 65 23 45 27 73 25 39 10 ],如果我们以步长为5开始进行排序,我们可以通过将这列表放在有5列的表中来更好地描述算法,这样他们就应该看起来是这样:

13 14 94 33 82
25 59 94 65 23
45 27 73 25 39
10

然后我们对每列进行排序:

10 14 73 25 23
13 27 94 33 39
25 59 94 65 82
45

将上述四行数字,依序接在一起时我们得到:[ 10 14 73 25 23 13 27 94 33 39 25 59 94 65 82 45 ]。这时10已经移至正确位置了,然后再以3为步长进行排序:

10 14 73
25 23 13
27 94 33
39 25 59
94 65 82
45

排序之后变为:

10 14 13
25 23 33
27 25 59
39 65 73
45 94 82
94

最后以1步长进行排序(此时就是简单的插入排序了)。

这里写图片描述

这里写图片描述

代码

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Tue Apr 26 17:08:17 2016

@author: zang
"""

from matplotlib import pyplot as plt
import random

def shellSort(ary):
    n = len(ary)
    gap = int(round(n/2))       #初始步长 , 用round四舍五入取整
    while gap > 0 :
        for i in range(gap,n):        #每一列进行插入排序 , 从gap 到 n-1
            temp = ary[i]
            j = i
            while ( j >= gap and ary[j-gap] > temp ):    #插入排序
                ary[j] = ary[j-gap]
                j = j - gap
            ary[j] = temp
        gap = int(round(gap/2))                   #重新设置步长
    return ary

def plotScatter(inputList):
    plt.scatter(range(len(inputList)),inputList)
    plt.show()

if __name__ == "__main__":
    num_list = range(1000)
    unsortedList = random.sample(num_list, 30)
    print "unsortedList:"
    plotScatter(unsortedList)
    print unsortedList
    sortedList = shellSort(unsortedList)
    print "sortedList:"
    plotScatter(sortedList)
    print sortedList

测试

输入

[84, 378, 602, 966, 54, 98, 749, 51, 735, 883, 326, 580, 506, 572, 59, 183, 493, 337, 246, 421, 115, 149, 784, 529, 207, 574, 176, 614, 855, 121]

这里写图片描述

输出

[51, 54, 59, 84, 98, 115, 121, 149, 176, 183, 207, 246, 326, 337, 378, 421, 493, 506, 529, 572, 574, 580, 602, 614, 735, 749, 784, 855, 883, 966]

这里写图片描述

分析

情况 性能
Worst case performance:
Best case performance: n
Average case performance: O(nlogn2 )
Worst case space complexity: O(1)

参考

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