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Java常见排序算法之Shell排序

    在学习算法的过程中,我们难免会接触很多和排序相关的算法。总而言之,对于任何编程人员来说,基本的排序算法是必须要掌握的。

从今天开始,我们将要进行基本的排序算法的讲解。Are you ready?Let‘s go~~~

1、排序算法的基本概念的讲解

     时间复杂度:需要排序的的关键字的比较次数和相应的移动的次数。

     空间复杂度:分析需要多少辅助的内存。

     稳定性:如果记录两个关键字的A和B它们的值相等,经过排序后它们相对的位置没有发生交换,那么我们称这个排序算法是稳定的。

              否则我们称这个排序算法是不稳定的。

   

    排序算法的常见分类:

    1、内部排序(最常见的一种排序方式,不需要借助第三方辅助存储工具)

    2、外部排序(需要借助外部存储来辅助完成相关的排序操作)

        如果参与排序的数据元素非常的多,数据量非常的大,计算机无法把整个排序过程放到内存中进行的话,

        我们必须借助外部存储器如磁盘来完成,这种排序方式,我们称之为外部排序。

        其中外部排序最常见的就是多路归并排序,即将原始文件分解成多个能够一次性装入内存的部分,分别把每一部分调入

        内存完成相应的排序,接下来在对多个有序的外部文件进行多路归并排序。

  

   对于我们绝大多数的程序员而言,我们经常遇到的为内部排序。接下来我们将要对常见的内部排序进行相应的讲解。

    今天要讲解的内部排序为:

   Shell排序

  1.Shell排序的基本概念的讲解

   希尔排序(Shell Sort)是插入排序的一种。也称缩小增量排序,是直接插入排序算法的一种更高效的改进版本。希尔排
   序是非稳定排序算法。该方法因DL.Shell于1959年提出而得名。
   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。
   先取一个小于n的整数d1作为第一个增量,把文件的全部记录分组。所有距离为d1的倍数的记录放在同一个组中。先在各组内进行直接插
  入排序;然后,取第二个增量d2<d1重复上述的分组和排序,直至所取的增量
=1(
<
…<d2<d1),即所有记录放在同一组中进行
  直接插入排序为止。
  该方法实质上是一种分组插入方法
  比较相隔较远距离(称为增量)的数,使得数移动时能跨过多个元素,则进行一次比[2] 较就可能消除多个元素交换。
  D.L.shell于1959年在以他名字命名的排序算法中实现了这一思想。算法先将要排序的一组数按某个增量d分成若干组,
  每组中记录的下标相差d.对每组中全部元素进行排序,然后再用一个较小的增量对它进行,在每组中再进行排序。当增量
  减到1时,整个要排序的数被分成一组,排序完成。
  一般的初次取序列的一半为增量,以后每次减半,直到增量为1。
  给定实例的shell排序的排序过程
  假设待排序文件有10个记录,其关键字分别是:
  49,38,65,97,76,13,27,49,55,04。
  增量序列的取值依次为:
  5,2,1

 

  2.Shell排序的Java代码实现

    

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package com.yonyou.test;
 
 
/**
 * 内部排序算法之Shell排序
 * 默认按照从小到大进行排序操作
 * @author 小浩
 * @创建日期 2015-3-27
 */
public class Test{
    public static void main(String[] args) {
   //需要进行排序的数组
    int[] array=new int[]{8,3,2,1,7,4,6,5};
     //输出原数组的内容
    printResult(array);
    //shell排序操作
    shellSort(array);
    //输出排序后的相关结果
    printResult(array);
    }
     
     
    /**
     * shell排序算法
     * 增量h=(h*3)+1; 这个增量公式是由Knuth给出的
     * 如果不是很了解的话请百度一下吧
     * @param array
     */
    private static void shellSort(int[] array) {
       //首先根据数组的长度确定增量的最大值
       int h=1;
       // 按h * 3 + 1得到增量序列的最大值
       while(h <= array.length / 3)
        {
                h = h * 3 + 1;
        }
       //进行增量查找和排序
       while(h>0)
       {          
       for(int i=h;i<array.length;i++)
       {
           for(int k=i;k<array.length;k+=h)
           {
           //判断是否需要重新排序,如果小于k-h处的值,需要重新排序
           if(array[k]<array[k-h])
           {
               int tempValue=array[k];
               int j=k;
               for(;j>=i&&tempValue<array[j-h];j-=h)
                {
                   array[j]=array[j-h];
                }
                array[j]=tempValue;
           }
       }
           printResult(array);
       }
       h=(h-1)/3;
       }
    }
 
 
 
 
 
 
 
    /**
     *                                       
     * 输出相应数组的结果
     * @param array
     */
    private static void printResult(int[] array) {
       for(int value:array)    
           System.out.print(" "+value+" ");
      System.out.println();
    }
 
    /**
     * 交换数组中两个变量的值
     * @param array
     * @param i
     * @param j
     */
    private static void swap(int[] array,int i,int j){
        int temp=array[i];
        array[i]=array[j];
        array[j]=temp;
    }
}

 

  

 

     

 

 

 

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