挑戰七大排序算法-01直接插入排序

路人甲：嗨，你好，排小序，我想問你一個問題，好嗎？

排小序：好呀，你問吧，我知道很多關於排序的知識呢，只要你問，我都會告訴你呀

路人甲：問題來嘍，一個有序的數組，往裏面添加一個新的數據後，如何繼續保持數據有序呢？

排小序：嗯嘛嘛，這個嘛，是這樣的，很簡單，只要遍歷數組，找到數據應該插入的位置將其插入即可。怎麼樣，我厲害吧

路人甲：哇塞，你真棒。帶我學習排序吧（害羞）

針對以上排序的經典問題，我們這裏也提出一個經典排序算法，那就是，直接插入排序。

1.核心思想

已排序區間+未排序區間

取未排序區間中的元素，在已排序區間中找到合適的插入位置將其插入，並保證已排序區間數據一直有序。重複這個過程，直到未排序區間中元素爲空，算法結束。

2.算法描述過程

（1）從第一個元素開始，該元素可以認爲已經被排序；
（2）取出下一個元素，在已經排序的元素序列中從後向前掃描；
（3）如果該元素（已排序）大於新元素，將該元素移到下一個位置；
（4）重複步驟3，直到找到已排序的元素小於或者等於新元素的位置；
（5）將新元素插入到該位置後；
（6）重複步驟2-5

3.代碼實現

3.1直接插入排序代碼實現

public static void insertSort(int[] array){
        if(array.length <= 1){
            return;
        }else{
            for(int i = 1;i < array.length;i++){
                //有序區間：[0,i)
                //無序區間:[i,array.length)
                int value = array[i];
                int j = i-1;
                for(;j >= 0 && array[j] > value;j--){
                    array[j+1] = array[j];
                }
                array[j+1] = value;
            }
        }
    }

3.2接下來測試一下下

爲了檢測排序結果的重要性，可以通過Arrays.sort()內置方法來測試一下

public static void main(String[] args) {
        int[] a = {2,5,1,7,3,6,9};

        //將數組a克隆後賦給數組b
        int[] b = a.clone();
        insertSort(b);
        System.out.println(Arrays.toString(b));

        //通過Arrays.sort進行驗證排序結果
        int[] c = a.clone();
        Arrays.sort(c);
        System.out.println(Arrays.toString(c));

        System.out.println(Arrays.equals(b,c));
        
}

結果是這樣的：

哈，明顯的看出，我們的直接插入排序代碼實現是正確的（噓，真是優秀）

3.3測試一下排序速度

爲了更明顯的看出直接插入排序算法的性能，隨機生成10萬個數據的數組來測試排序速度

public static void testSpeed(){
        Random random = new Random(20191019);
        int[] a = new int[100000];
        for (int i = 0;i < 100000;i++){
            a[i] = random.nextInt(200000);
        }
        long begin = System.nanoTime();
        insertSort(a);
        long end = System.nanoTime();
        double s = (end-begin)/1000/1000/1000;
        System.out.printf("一共耗時：%.5f 秒%n",s);
}

運行後，會發現，竟然只要這麼短的時間，是不是提高了人工排序的效率呢？

好了，只要五秒就可以對10萬個數據進行排序，是不是很優秀呢？（是的，很棒呀）

期待留言或者分享呀

呀，忘記源代碼了，在這裏呀：

package sort.insertSort;

import java.util.Arrays;
import java.util.Random;

/**
 * @Author:Star
 * @Date:Created in 9:24 2019/10/19
 * @Description:直接插入排序
 * 時間複雜度:最好O(n)平均：O(n^2)最壞:(n^2)
 * 空間複雜度：O(1)（原地排序）
 * 穩定性：穩定
 */
public class Sort {
    public static void insertSort(int[] array){
        if(array.length <= 1){
            return;
        }else{
            for(int i = 1;i < array.length;i++){
                //有序區間：[0,i)
                //無序區間:[i,array.length)
                int value = array[i];
                int j = i-1;
                for(;j >= 0 && array[j] > value;j--){
                    array[j+1] = array[j];
                }
                array[j+1] = value;
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        /*
        int[] a = {2,5,1,7,3,6,9};

        int[] b = a.clone();
        insertSort(b);
        System.out.println(Arrays.toString(b));

        //通過Arrays.sort進行驗證排序結果
        int[] c = a.clone();
        Arrays.sort(c);
        System.out.println(Arrays.toString(c));

        System.out.println(Arrays.equals(b,c));*/
        testSpeed();
    }

    public static void testSpeed(){
        Random random = new Random(20191019);
        int[] a = new int[100000];
        for (int i = 0;i < 100000;i++){
            a[i] = random.nextInt(200000);
        }
        long begin = System.nanoTime();
        insertSort(a);
        long end = System.nanoTime();
        double s = (end-begin)/1000/1000/1000;
        System.out.printf("一共耗時：%.5f 秒%n",s);
    }
}

一起進步，一起學習，加油加油