高级排序---希尔排序

4.高级排序---希尔排序

package com.pj;

public class Shell {
    /*
       对数组a中的元素进行排序
    */
    public static void sort(Comparable[] a){
        //1.根据数组a的长度，确定增长量h的初始值；
        int h = 1;
        while(h<a.length/2){
            h=2*h+1;
        }
        //2.希尔排序
        while(h>=1){
            //排序
            //2.1.找到待插入的元素
            for (int i=h;i<a.length;i++){
                //2.2把待插入的元素插入到有序数列中
                for (int j=i;j>=h;j-=h){

                    //待插入的元素是a[j],比较a[j]和a[j-h]
                    if (greater(a[j-h],a[j])){
                        //交换元素
                        exch(a,j-h,j);
                    }else{
                        //待插入元素已经找到了合适的位置，结束循环；
                        break;
                    }
                }

            }
            //减小h的值
            h= h/2;
        }

    }

    /*
        比较v元素是否大于w元素
     */
    private static  boolean greater(Comparable v,Comparable w){
        return v.compareTo(w)>0;
    }

    /*
    数组元素i和j交换位置
     */
    private static void exch(Comparable[] a,int i,int j){
        Comparable temp;
        temp = a[i];
        a[i]=a[j];
        a[j]=temp;
    }
}

希尔排序的时间复杂度分析
在希尔排序中，增长量h并没有固定的规则，有很多论文研究了各种不同的递增序列，但都无法证明某个序列是最
好的，对于希尔排序的时间复杂度分析，已经超出了我们课程设计的范畴，所以在这里就不做分析了。
我们可以使用事后分析法对希尔排序和插入排序做性能比较。
在资料的测试数据文件夹下有一个reverse_shell_insertion.txt文件，里面存放的是从100000到1的逆向数据，我们
可以根据这个批量数据完成测试。测试的思想：在执行排序前前记录一个时间，在排序完成后记录一个时间，两个
时间的时间差就是排序的耗时。

希尔排序和插入排序性能比较测试代码：
package com.pj;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.ArrayList;

public class SortCompare {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
    // 读取reverse_arr.txt文件
    BufferedReader reader =
        new BufferedReader(
            new InputStreamReader(new FileInputStream("D:\\reverse_arr.txt")));
    String line = null;
    while ((line = reader.readLine()) != null) {
      // 把每一个数字存入到集合中
      list.add(Integer.valueOf(line));
    }
    reader.close();
    // 把集合转换成数组
    Integer[] arr = new Integer[list.size()];
    list.toArray(arr);
    testInsertion(arr); // 使用插入排序耗时：20859
    testShell(arr);//使用希尔排序耗时：31
  }

  public static void testInsertion(Integer[] arr) {
    // 使用插入排序完成测试
    long start = System.currentTimeMillis();
    testInsertion(arr);
    long end = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("使用插入排序耗时：" + (end - start));
  }

  public static void testShell(Integer[] arr) {
    // 使用希尔排序完成测试
    long start = System.currentTimeMillis();
    Shell.sort(arr);
    long end = System.currentTimeMillis();
    System.out.println("使用希尔排序耗时：" + (end - start));
  }
}