（十）排序——插入

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。

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。

3.插入排序思路图:

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(韩老师)

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

public class InsertSort {

    public static void main(String[] args) {


        //int[] arr = {101, 34, 119, 1, -1, 89};
        // 创建要给 80000 个的随机的数组
        int[] arr = new int[80000];
        for (int i = 0; i < 80000; i++) {
            arr[i] = (int) (Math.random() * 8000000); // 生成一个[0, 8000000) 数
        }

        System.out.println("排序前");
        Date data1 = new Date();
        SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        String date1Str = simpleDateFormat.format(data1);
        System.out.println("排序前的时间是=" + date1Str);
        insertSort(arr); //调用插入排序算法
        Date data2 = new Date();
        String date2Str = simpleDateFormat.format(data2);
        System.out.println("排序前的时间是=" + date2Str);
        //System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }


    //插入排序
    public static void insertSort(int[] arr) {
        int insertVal = 0;
        int insertIndex = 0;
        //使用 for 循环来把代码简化
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            //定义待插入的数
            insertVal = arr[i];
            insertIndex = i - 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];// arr[insertIndex]
                insertIndex--;
            }
            // 当退出 while 循环时，说明插入的位置找到, insertIndex + 1
            // 举例：理解不了，我们一会 debug
            //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");
            //System.out.println(Arrays.toString(arr));
        }

    }

}

• 分部讲解

        //使用逐步推导的方式来讲解，便利理解
        //第 1 轮 {101, 34, 119, 1}; => {34, 101, 119, 1}
        //{101, 34, 119, 1}; => {101,101,119,1}
        //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];// arr[insertIndex]
            insertIndex--;
        }
        //当退出 while 循环时，说明插入的位置找到, insertIndex + 1
        //举例：理解不了，我们一会 debug
        arr[insertIndex + 1] = insertVal;
        System.out.println("第 1 轮插入");
        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];// arr[insertIndex]
            insertIndex--;
        }
        arr[insertIndex + 1] = insertVal;
        System.out.println("第 2 轮插入");
        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];// arr[insertIndex]
            insertIndex--;
        }

        arr[insertIndex + 1] = insertVal;
        System.out.println("第 3 轮插入");
        System.out.println(Arrays.toString(arr));

• 代码实现(自己)

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

    public static void main(String[] args) {

        /*int[] nums = {2, 6, 3, 9, 5};
        insertSort1(nums);
        System.out.println(Arrays.toString(nums));*/

        int[] arr = new int[200000];
        for (int i = 0; i < 200000; i++) {
            arr[i] = (int) (Math.random() * 2000000);
        }
        long t1 = System.currentTimeMillis();
        insertSort(arr);
        System.out.println(System.currentTimeMillis() - t1);

        int[] arr1 = new int[200000];
        for (int i = 0; i < 200000; i++) {
            arr1[i] = (int) (Math.random() * 2000000);
        }
        long t2 = System.currentTimeMillis();
        insertSort1(arr1);
        System.out.println(System.currentTimeMillis() - t2);
        //System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }

    public static void insertSort(int[] nums) {

        for (int i = 1; i < nums.length; i++) {

            int compareIndex = i - 1;
            while (compareIndex >= 0) {
                if (nums[i] > nums[compareIndex]) {
                    break;
                }
                compareIndex -= 1;
            }

            int insertIndex = compareIndex + 1;
            int temp = nums[i];
            for (int j = i; j > insertIndex; j--) {
                nums[j] = nums[j - 1];
            }
            nums[insertIndex] = temp;

        }
    }

    public static void insertSort1(int[] nums) {

        for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
            int insertVal = nums[i];
            int compareIndex = i - 1;
            while (compareIndex >= 0) {
                if (insertVal > nums[compareIndex]) {
                    break;
                }
                nums[compareIndex + 1] = nums[compareIndex];
                compareIndex--;
            }
            nums[compareIndex + 1] = insertVal;
        }
    }
}