• 数据结构之内部排序--直接插入排序


    概要

    -IDE:Pycharm
    -Python版本:python3.x
    -算法分类:内部排序->插入类排序->直接插入排序

    算法思想

    直接插入排序是一种最基本的插入排序方法,其基本操作是将第$i$个记录插到前面$i-1$个记录中。然后将大于自身的记录从后往前依次向后移一位.
    例如:将第$i$个记录的关键字$K_i$顺次与前面的$K_{i-1},K_{i-2},...,K_1$进行比较,将所有大于$K_i$的记录依次向后移动一位。直到遇到小于$K_i$的记录,假设此记录为$K_j(j<i)$,依次向后移了之后位置$i$必定为空。此时将$K_i$,放入$K_j(j<i)$的位置。
    为提高效率,辅设一监视哨(可以自己设置建议使用r[0]),监视哨作用有两个,一是备份待插入记录,二是防止越界。

    算法分析

    从空间角度来看,它只需要一个辅助空间。从时间角度来看,耗费时间主要是比较和移动元素。
    对于一趟循环来说:
    -最好情况顺序:$r[i].key>r[i-1].key$,while循环只执行一次,且不移动记录。
    -最坏情况逆序:$r[i].key<r[1].key$,while循环中关键字比较次数和一从次数为$i-1$
    对于整个循环来说:
    -最好情况下比较总次数达到了$n-1$次,移动记录的次数也达到最小值$2(n-1)$次。
    -最坏情况下比较总次数到到了$(n+2)(n-1)/2$次,移动记录的次数也达到了$(n+4)(n-1)/2$次。

    算法要点

    -使用使用监视哨r[0]临时保存待插入记录。
    -从后往前寻找插入位置。
    -查找与移动同一循环完成。

    稳定性与时间复杂度

    排序算法 稳定性 时间复杂度 最好情况 最坏情况 空间复杂度
    直接插入 稳定 $O(n^2)$ $O(n)$ $O(n^2)$ $O(1)$

    Python代码清单

    # !/usr/bin/python3
    #  _*_ coding:utf-8 _*_
    #  直接插入排序
    import sys  # 导入sys,使用argv接收外部参数。
    import time  # 导入time 用time() 进行记时。
    import random  # 导入随机数包生存随机数
    
    
    def SSS(number,maxNumber):  # 算法,number是传入生成的个数,maxNumber代表生成的最大数
    
        # 生成随机数
        timeStart = time.time()
        listA = [0]  # 0位 监视哨
        for i in range(number):
            listA.append(random.randint(0, maxNumber))  # 添加生成的值。
    
        timeEnd = time.time()
        timeIs = timeEnd-timeStart
        print('生成%d个数的时间是%f' % (number, timeIs))
        #print(listA[1:])
        ####################################################
    
        # 进行排序
        timeStart = time.time()
        for aim in range(2, number+1):  # 循环遍历列表,因为设置了监视哨所以生成的位数多了一位,这里遍历自然+1
            index = aim  # 用来做索引
            listA[0] = listA[aim]  # 设置监视哨的值。
            while(listA[index-1] > listA[0]):  # 循环查询监视哨之前的那个值不大于监视哨。
                listA[index] = listA[index-1]  # 向后挪一位。
                index = index-1  # 索引向前一位。
            listA[index] = listA[0]  #符合条件,进行插入。
    
        timeEnd = time.time()
        timeIs = timeEnd-timeStart
        print('排序%d个数的时间是%f' % (number, timeIs))
        print(listA[1:])
    
    
    if __name__ == '__main__':
    
        helpInfo = '''
            This program is for Straight Select Sorting.
            How to use it! Follow the example!
    
            python Straight_Select_Sorting.py 10 100
    
            The 10 representative will generate ten numbers.
            100 representative the max-number you make.
    
        '''
    
        command = sys.argv[0:]  # 从键盘获取输入信息。
        lenght = len(command)  # 计算信息长度
    
        if lenght != 3 or 'help' in command:  # 第一判断,对长度是否合法与是否有帮助文字进行判断。
            print(helpInfo)
        else:
            try:
                number = int(command[1])  # 第二次判断,对输入数据进行int转化,即判断是否为int
                maxNumber = int(command[2])
            except ValueError:
                print(helpInfo)
                sys.exit(1)  # 若不是int,则退出程序
            SSS(number, maxNumber)  # 调用方法,生成序列并排序。
    

    总结

    学时容易写时难。学得时候我们学得是理论,而写的时候则完全不一样。你需要知道每一步是如何变化的。把一个整体要全部分解为原子,这需要不断的练习。

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    QQ:3116316431 (请附上信息)
    E-mail:wongyinlong@yeah.net

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/Leon-The-Professional/p/9950087.html
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