算法:用Java实现希尔排序(ShellSort)

本文我准备用Java实现希尔排序。具体的排序算法过程已经在注释里面了,大家可以复制代码到IDE里面,用DEBUG模式研究算法的过程(算法参考:https://baike.baidu.com/item/%E5%B8%8C%E5%B0%94%E6%8E%92%E5%BA%8F):

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

/**
 * @author LiYang
 * @ClassName ShellSort
 * @Description 希尔排序算法
 * @date 2019/11/5 15:22
 */
public class ShellSort {

    /**
     * 希尔排序算法(ShellSort)
     * @param arr 待排序数组
     */
    public static void shellSort(int[] arr){
        //希尔排序的间隔长度
        int gap = arr.length;
        
        //一直循环,直到最后来一次插入排序
        while (true) {
            
            //希尔排序的间隔,初始为arr.length的一半,以后
            //每次都减半(这里可以改,比如3),直到最后减到1
            gap = gap / 2;
            
            //希尔排序开始,间隔从大到小,数组越来越有序
            for (int i = 0; i < gap; i++) {
                
                //这个循环里其实就是一个插入排序
                //只不过是跨越了gap的跳跃数组的插入排序
                for (int j = i + gap; j < arr.length; j = j + gap) {
                    
                    //准备向左插入的元素
                    int insert = arr[j];
                    
                    //移动插入元素的左边的用于比较的元素
                    int left = j - gap;

                    /*
                     * 较小元素向左的插入排序,直到遇到比自己小的,或者到左边界了
                     * 本例的插入排序,就是一直跟左边的比,遇到大的就被其左边的赋值,
                     * 然后自己又往左走一个gap继续……直到走不动了,就赋值自己
                     */
                    //如果左边比较的元素未到左边界,且左边的数字大于移动插入的元素
                    while (left >= 0 && arr[left] > insert) {
                        
                        //将左边大的挪到右边
                        arr[left + gap] = arr[left];
                        
                        //左边比较的元素再往左移动一个gap,进行下一次比较
                        left = left - gap;
                    }
                    
                    //最后,用于比较的left的右边一个gap即为插入的终点
                    arr[left + gap] = insert;
                }
            }
            
            //如果间隔已经为1了,就相当于已经来过一次插入排序了
            //数组必然有序了,希尔排序结束,break
            if (gap == 1){
                break;
            }
        }
    }

    /**
     * 验证希尔排序算法
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args){
        //待排序数组
        int[] arr = new int[30];

        //随机数类
        Random random = new Random();

        //随机生成排序数组(100以内的整数)
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = random.nextInt(100);
        }

        //打印待排序数组
        System.out.println("希尔排序前:" + Arrays.toString(arr));

        //进行希尔排序
        shellSort(arr);

        //打印希尔排序后的数组
        System.out.println("希尔排序后:" +Arrays.toString(arr));
    }
    
}

运行 ShellSort 类的main方法,希尔排序算法测试通过:

希尔排序前:[66, 96, 68, 19, 52, 24, 75, 31, 71, 1, 89, 29, 37, 43, 26, 20, 48, 83, 68, 39, 61, 74, 83, 3, 57, 19, 96, 51, 38, 32]
希尔排序后:[1, 3, 19, 19, 20, 24, 26, 29, 31, 32, 37, 38, 39, 43, 48, 51, 52, 57, 61, 66, 68, 68, 71, 74, 75, 83, 83, 89, 96, 96]
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