希尔排序 java详细讲解

希尔排序 java详细讲解

1、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。

2、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

3、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.

4、希尔排序法的示意图

5、希尔排序法应用实例:

有一群小牛, 考试成绩分别是 {8,9,1,7,2,3,5,4,6,0} 请从小到大排序. 请分别使用
希尔排序时， 对有序序列在插入时采用交换法, 并测试排序速度.
希尔排序时， 对有序序列在插入时采用移动法, 并测试排序速度

6、代码实现（交换法）

package com.qf.sort;

import java.util.Arrays;

public class ShellSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34};
        shell(arr);
    }

    public static void shell(int[] arr){

        //第一轮
        int temp=0;
        for (int i=5;i< arr.length;i++){
            for (int j=i-5;j>=0;j=j-5){
                if (arr[j]>arr[j+5]){
                    temp=arr[j];
                    arr[j]=arr[j+5];
                    arr[j+5]=temp;
                }
            }
        }
        System.out.println("排序后的数据：");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));

        //第二轮
        for (int i=2;i< arr.length;i++){
            for (int j=i-2;j>=0;j=j-2){
                if (arr[j]>arr[j+2]){
                    temp=arr[j];
                    arr[j]=arr[j+2];
                    arr[j+2]=temp;
                }
            }
        }
        System.out.println("排序后的数据：");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));

        //第三轮
        for (int i=1;i< arr.length;i++){
            for (int j=i-1;j>=0;j=j-1){
                if (arr[j]>arr[j+1]){
                    temp=arr[j];
                    arr[j]=arr[j+1];
                    arr[j+1]=temp;
                }
            }
        }
        System.out.println("排序后的数据：");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }
}

7、代码实现（交换法简化）

package com.qf.sort;

import java.util.Arrays;

public class ShellSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34};
        shell(arr);
    }

    public static void shell(int[] arr){
        int temp=0;
        int count=0;
        //步长
        for (int gap= arr.length/2;gap>=1;gap=gap/2){
            count++;
            for (int i=gap;i< arr.length;i++){
                //分组
                for (int j=i-gap;j>=0;j=j-gap){
                    if (arr[j]>arr[j+gap]){
                        temp=arr[j];
                        arr[j]=arr[j+gap];
                        arr[j+gap]=temp;
                    }
                }
            }
            System.out.println("第"+count+"轮排序后的数据：");
            System.out.println(Arrays.toString(arr));
        }

    }
}

8、代码实现（移动法简化）

package com.qf.sort;

import java.util.Arrays;

public class ShellSort {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34};
        shell2(arr);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }

    public static void shell(int[] arr){
        int temp=0;
        int count=0;
        //步长
        for (int gap= arr.length/2;gap>=1;gap=gap/2){
            count++;
            for (int i=gap;i< arr.length;i++){
                //分组
                for (int j=i-gap;j>=0;j=j-gap){
                    if (arr[j]>arr[j+gap]){
                        temp=arr[j];
                        arr[j]=arr[j+gap];
                        arr[j+gap]=temp;
                    }
                }
            }
        }

    }

    public static void shell2(int[] arr){

        //增量gap，并且逐步的缩小增量
        for (int gap=arr.length/2;gap>=1;gap=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]){
                        arr[j]=arr[j-gap];
                        j=j-gap;
                    }
                    arr[j]=temp;
                }
            }
        }
    }
}

如有不正确的还请支出，谢谢！！！