插入排序(Insertion Sort)

插入排序(Insertion Sort)是一种简单直观的排序算法,它的工作原理如下:

  1. 将数组分为已排序部分和未排序部分:初始时,已排序部分仅包含数组的第一个元素,其余元素被视为未排序部分。

  2. 从未排序部分取出第一个元素 :将未排序部分的第一个元素暂存于一个变量(如key)中。

  3. 将key元素与已排序部分进行比较并插入 :从已排序部分的末尾开始,向前遍历,将key与每个元素逐个比较。如果key小于当前元素,则将当前元素向后移动一位,直至找到key的正确插入位置。将key插入该位置,完成一轮插入。

  4. 重复以上过程:接着从未排序部分取出下一个元素,重复步骤2和3。每次插入后,已排序部分的长度增加1,未排序部分的长度减1。

  5. 遍历完整个数组:持续进行上述过程,直至未排序部分为空,即整个数组排序完成。

时间复杂度:

  • 最好情况(输入数组已经是有序的):只需进行一次遍历即可确认数组有序,无需进行任何移动,此时时间复杂度为 O(n)。
  • 最坏情况(输入数组逆序排列):需要进行 n-1 轮遍历,每轮都需要进行 n-i 次移动(i 表示当前轮次),因此总的移动次数为 n(n−1)/2,时间复杂度为 O(n2)。
  • 平均情况:时间复杂度也为 O(n2)。

空间复杂度:插入排序是原地排序算法,只需要常数级别的额外空间用于临时存储待插入的元素,因此空间复杂度为 O(1)。

稳定性:插入排序是稳定的排序算法,即相同值的元素在排序前后相对位置不会改变。

插入排序在处理小规模数据或部分有序数据时,表现良好。对于大规模数据,由于其时间复杂度较高,效率不如快速排序、归并排序等高级排序算法。下面是插入排序的Python实现:

复制代码
复制代码
1def insertion_sort(arr):
2    n = len(arr)
3
4    # 遍历数组中的所有元素
5    for i in range(1, n):
6        
7        # 将当前元素(arr[i])暂存于变量key中
8        key = arr[i]
9
10        # 将key元素与已排序部分进行比较并插入
11        j = i - 1
12        while j >= 0 and key < arr[j]:
13            arr[j + 1] = arr[j]  # 将当前元素向后移动一位
14            j -= 1  # 继续向前比较
15
16        arr[j + 1] = key  # 将key插入正确位置
17
18    return arr

插入排序的基本逻辑,遍历数组并将每个元素插入到已排序部分的正确位置。每次插入后,已排序部分的长度增加1,直至整个数组排序完成。

相关推荐
inrichtt6 小时前
第八课时:SPI总线揭秘:四线全双工通信的奥
c语言·数据结构·stm32·单片机·嵌入式硬件
信誓旦旦的程序猿7 小时前
【Python量化实战宝典 #08】可转债与债券接口手册:转股价·溢价率·纯债价值(Python 可跑)
java·python·股票数据api·股票数据api接口·股票api数据接口·股票量化数据api·股票量化数据接口
砚底藏山河7 小时前
python量化:行情数据回溯
java·开发语言·python·金融·maven
今年下半年7 小时前
AI智能体项目实战记录(02):初始化 Python 项目
开发语言·人工智能·python·fastapi
Williamtym7 小时前
PickGo Lab实践:用浏览器、Python和MCP串起机器人搬运仿真
开发语言·python·机器人
HPtiger7 小时前
数据结构——选择排序
数据结构·算法·排序算法
康实训7 小时前
老年评估仿真实训平台架构设计与老年人能力评估实训室教学落地实践
大数据·人工智能·算法·实训室·实训室建设
DongQiShanRen7 小时前
六根硬件映射(四):归属澄清、两处不一致与卷十一总表
开发语言·人工智能·算法·rust·哈希算法·集成学习
CS创新实验室7 小时前
Python 对象“死“了之后去了哪?——引用计数与分代垃圾回收
开发语言·jvm·python
CCblandy8 小时前
雪花 ID 四个边界实测:时钟回拨重号 500 个,前端 JSON.parse 直接丢精度
后端·python·算法·性能优化·架构