第 7 章 排序算法(4)(插入排序)

7.7插入排序

7.7.1插入排序法介绍:

插入式排序属于内部排序法，是对于欲排序的元素以插入的方式找寻该元素的适当位置，以达到排序的目的。

7.7.2插入排序法思想:

插入排序（Insertion Sorting）的基本思想是：把n个待排序的元素看成为一个有序表和一个无序表 ，开始时有序表中只包含一个元素 ，无序表中包含有n-1个元素，排序过程中每次从无序表中取出第一个元素，把它的排序码依次与有序表元素的排序码进行比较，将它插入到有序表中的适当位置，使之成为新的有序表。

7.7.3插入排序思路图:

7.7.4插入排序法应用实例:

有一群小牛, 考试成绩分别是 101, 34, 119, 1 请从小到大排序

代码实现：

推导过程的代码：

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

/**
 * 插入排序
 **/
public class InsertSort {

	public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {101, 34, 119, 1};
        System.out.println("排序前数据：");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));

        insertSort(arr);
    }

    //插入排序
    public static void insertSort(int[] arr) {
        //使用逐步推导的方式来演示 插入排序
        //第1轮 {101, 34, 119, 1} => {34, 101, 119, 1}

        //{101, 34, 119, 1} => {34, 101, 119, 1}
        //第1轮
        //定义待插入的数
        int insertVal = arr[1];
        int insertIndex = 1 - 1;//即arr[1]的前面这个数的下标

        //给insertVal 找到插入的位置
        //说明
        //1.insertIndex >= 0，保证在给insertVal 找插入位置，不越界
        //2.insertVal < arr[insertIndex] 待插入的数，还没有找到插入位置
        //3.就需要将arr[insertIndex] 后移
        while (insertIndex >= 0 && insertVal < arr[insertIndex]) {
            arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex];
            insertIndex--;
        }
        //当退出while循环时，说明插入的位置找到，insertIndex + 1
        arr[insertIndex + 1] = insertVal;

        System.out.println("第一轮插入排序：");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));

        //第2轮
        insertVal = arr[2];
        insertIndex = 2 - 1;

        while (insertIndex >= 0 && insertVal < arr[insertIndex]) {
            arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex];
            insertIndex--;
        }
        arr[insertIndex + 1] = insertVal;

        System.out.println("第二轮插入排序：");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));

        //第3轮
        insertVal = arr[3];
        insertIndex = 3 - 1;

        while (insertIndex >= 0 && insertVal < arr[insertIndex]) {
            arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex];
            insertIndex--;
        }
        arr[insertIndex + 1] = insertVal;

        System.out.println("第三轮插入排序：");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }
}

插入排序代码：

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

/**
 * 插入排序
 **/
public class InsertSort {

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {101, 34, 119, 1};
        System.out.println("排序前数据：");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));

        insertSort(arr);
    }

    //插入排序
    public static void insertSort(int[] arr) {
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {

            int insertVal = arr[i];
            int insertIndex = i - 1;

            while (insertIndex >= 0 && insertVal < arr[insertIndex]) {
                arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex];
                insertIndex--;
            }
            //这里我们判断是否需要赋值
            if (insertIndex + 1 != i){
                arr[insertIndex + 1] = insertVal;
            }
            System.out.println("第" + i + "轮插入排序：");
            System.out.println(Arrays.toString(arr));
        }
    }
}

测试插入排序效率的代码：

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

/**
 * 插入排序
 **/
public class InsertSort {

    public static void main(String[] args) {
        //测试一插入排序的速度， 给80000个数据 测试
        int arr[] = new int[80000];
        for (int i = 0, size = arr.length; i < size; i++) {
            arr[i] = (int) (Math.random() * 80000);//生成一个【0，80000)数
        }

        long startTime = System.currentTimeMillis();
        insertSort(arr);
        long endTime = System.currentTimeMillis();

        SimpleDateFormat dateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        String start = dateFormat.format(new Date(startTime));
        String end = dateFormat.format(new Date(endTime));
        System.out.println("排序前时间：" + start);// 2023-08-20 15:11:38
        System.out.println("排序后时间：" + end);// 2023-08-20 15:11:38
    }

    //插入排序
    public static void insertSort(int[] arr) {
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {

            int insertVal = arr[i];
            int insertIndex = i - 1;

            while (insertIndex >= 0 && insertVal < arr[insertIndex]) {
                arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex];
                insertIndex--;
            }
            //这里我们判断是否需要赋值
            if (insertIndex + 1 != i){
                arr[insertIndex + 1] = insertVal;
            }
        }
    }
}