java数据结构和算法--希尔排序算法(采用交换法)示例

一、简单插入排序存在的问题

简单的插入排序可能存在的问题，例如数组 arr = {2,3,4,5,6,1} 这时需要插入的数 1(最小), 这样的过程是：

• {2,3,4,5,6,6}
• {2,3,4,5,5,6}
• {2,3,4,4,5,6}
• {2,3,3,4,5,6}
• {2,2,3,4,5,6}
• {1,2,3,4,5,6}

结论: 当需要插入的数是较小的数时，后移的次数明显增多，对效率有影响.

二、希尔排序算法的介绍

• 希尔排序是希尔（Donald Shell）于1959年提出的一种排序算法。希尔排序也是一种插入排序，它是简单插入排序经过改进之后的一个更高效的版本，也称为缩小增量排序。希尔排序是非稳定排序算法。

三、希尔排序算法的基本思想

• 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。

四、希尔排序算法的示意图

五、希尔排序算法的应用实例需求

有一群小牛, 考试成绩分别是 {8,9,1,7,2,3,5,4,6,0} 请从小到大排序. 请分别使用

• 希尔排序时， 对有序序列在插入时采用交换法, 并测试排序速度.

六、希尔排序算法(采用交换法)的推导过程示例演示

1、代码

package com.rf.springboot01.dataStructure.sort; import java.util.Arrays; /**
 * @description: 希尔排序算法(采用交换法)的推导过程示例演示
 * @author: xiaozhi
 * @create: 2020-08-08 22:17
 */ public class ShellSort { public static void main(String[] args) { int[] arr ={8,9,1,7,2,3,5,4,6,0}; shellSortSample(arr); } /** 
    * @Description:  希尔排序算法(采用交换法)的推导过程方法
    * @Param: [arr] 
    * @Author: xz  
    * @return: void
    * @Date: 2020/8/8 22:19  
    */ public static void shellSortSample(int[] arr){ int temp=0; //第一轮排序 // 因为第1轮排序，数组总长度除以2等于5，即将10个数据分成了5组 for(int i=5;i<arr.length;i++){//遍历每一组 for(int j=i-5;j>=0;j-=5){//遍历各组中所有的元素(共5组，每组有2个元素), 步长5 if(arr[j]>arr[j+5]){ temp=arr[j]; arr[j]=arr[j+5]; arr[j+5]=temp; } } } System.out.println("希尔排序1轮后=" + Arrays.toString(arr)); //第二轮排序 // 因为第2轮排序，在第一轮排序分组的基础上5组在除以2等于2组，即将10个数据分成了2组 for(int i=2;i<arr.length;i++){//遍历每一组 for(int j=i-2;j>=0;j-=2){//遍历各组中所有的元素(共2组，每组有5个元素), 步长2 if(arr[j]>arr[j+2]){ temp=arr[j]; arr[j]=arr[j+2]; arr[j+2]=temp; } } } System.out.println("希尔排序2轮后=" + Arrays.toString(arr)); //第三轮排序 // 因为第3轮排序，在第二轮排序分组的基础上2组在除以2等于1组，即将10个数据分成了1组 for(int i=1;i<arr.length;i++){//遍历每一组 for(int j=i-1;j>=0;j-=1){//遍历各组中所有的元素(共1组，每组有10个元素), 步长1 if(arr[j]>arr[j+1]){ temp=arr[j]; arr[j]=arr[j+1]; arr[j+1]=temp; } } } System.out.println("希尔排序3轮后=" + Arrays.toString(arr)); //第四轮排序，在第三轮排序分组的基础上1组在除以2等于0组，所以不需要第四轮排序 } } 

2、运行main函数，结果如下：

七、希尔排序算法(采用交换法)的完整示例演示

1、代码

package com.rf.springboot01.dataStructure.sort; import java.util.Arrays; /**
 * @description: 希尔排序算法(采用交换法)的完整示例演示
 * @author: xiaozhi
 * @create: 2020-08-08 22:37
 */ public class ShellSort2 { public static void main(String[] args) { int[] arr ={8,9,1,7,2,3,5,4,6,0}; shellSort(arr); } /**
     * @Description:  希尔排序算法(采用交换法)的完整示例方法
     * @Param: [arr]
     * @Author: xz
     * @return: void
     * @Date: 2020/8/8 22:19
     */ public static void shellSort(int[] arr){ int temp=0; int count=0;//定义一个排序的次数 // 根据前面的逐步分析，使用循环处理,grap表示分组数 for(int grap=arr.length/2; grap>0; grap/=2){ for(int i=grap;i<arr.length;i++){//遍历每一组 for(int j=i-grap;j>=0;j-=grap){//遍历各组中所有的元素(共5组，每组有2个元素), 步长5 if(arr[j]>arr[j+grap]){ temp=arr[j]; arr[j]=arr[j+grap]; arr[j+grap]=temp; } } } System.out.println("希尔排序"+(++count)+"轮后=" + Arrays.toString(arr)); } } } 

2、运行main函数，结果如下：

八、测试希尔排序算法(采用交换法)所消耗的时间示例

1、代码

package com.rf.springboot01.dataStructure.sort; import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.Arrays; import java.util.Date; /**
 * @description:测试希尔排序算法(采用交换法)所消耗的时间示例
 * @author: xiaozhi
 * @create: 2020-08-08 22:47
 */ public class ShellSort3 { public static void main(String[] args) { int arr[] = new int[100000]; for(int i=0;i<100000;i++){//创建一个带有100000个随机数的数组 arr[i]= (int) (Math.random()*8000000); //随机生成（0到8000000之间）的数 } 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); shellSort(arr); Date data2 = new Date(); String date2Str = simpleDateFormat.format(data2); System.out.println("排序后的时间是=" + date2Str); } /**
     * @Description:  希尔排序算法(采用交换法)的完整示例方法
     * @Param: [arr]
     * @Author: xz
     * @return: void
     * @Date: 2020/8/8 22:19
     */ public static void shellSort(int[] arr){ int temp=0; // 根据前面的逐步分析，使用循环处理,grap表示分组数 for(int grap=arr.length/2; grap>0; grap/=2){ for(int i=grap;i<arr.length;i++){//遍历每一组 for(int j=i-grap;j>=0;j-=grap){//遍历各组中所有的元素(共5组，每组有2个元素), 步长5 if(arr[j]>arr[j+grap]){ temp=arr[j]; arr[j]=arr[j+grap]; arr[j+grap]=temp; } } } } } } 

2、运行main函数，结果如下：

本地计算机，win10系统，8G内存测试带有100000个随机数的数组，用希尔排序的交换法耗时大约9秒

本文地址：https://blog.csdn.net/li1325169021/article/details/107886248