希爾排序 最壞時間 演算法篇 希爾排序

2021-10-18 04:58:55 字數 1655 閱讀 8576

在之前的文章裡,我們講解了插入排序,而希爾排序相當於對插入排序的一種優化。在這裡我們簡單回顧下插入排序,插入排序的核心思想是,從陣列首位開始,通過遍歷,將相鄰的兩個元素進行排列,小的元素放在前面,大的元素放在後面,並使用遞迴,將調換位置的元素繼續與前面的元素進行比較,一直到前i個元素有序為止。然後重複上述步驟,一直到陣列末尾。示意圖如下:

我們可以知道,插入排序對於基本有序,或者陣列規模較小的陣列它的效率還是很高的,但是這裡就有乙個問題,現在給出的只是五個數,如果數字數量不斷增多,並且還是無序甚至是倒敘時,那麼插入排序就需要耗費非常多的時間,來不斷進行陣列中元素的移動。由此,我們引出希爾排序。

希爾排序(shellsort)是以它的發明者donald shell名字命名的,希爾排序是插入排序的改進版,實現簡單,對於中等規模資料的處理效能表現還不錯。它的實現思路是:先把較大的資料集合按(增量)分割成若干個小組(邏輯上的分組),然後對每乙個小組分別進行插入排序,這樣插入排序所作用的資料量就會減少很多,插入的效率就會提高。然後減少增量繼續分組,這樣可以將每個組的範圍擴大一些,這樣就做到了有序組跟有序組進行插入排序形成有序陣列的操作,繼續減少增量繼續插入排序,一直到增量為1時,這時候相當於對整個陣列進行插入排序,這時候的陣列,已經做到了基本有序,小的元素在前面,大的元素在後面,這樣插入排序的效率就會提公升非常多。

如圖,對陣列元素進行邏輯上的分組,它們在陣列中的位置還是原來的樣子,並沒有進行分組操作,只是將它們看成這幾個分組。

可以看出它們是按照下標相隔距離(增量)為4分的組。這時候,每個分組進行插入排序,各個分組就變成了了有序的了,但是整體卻還不一定有序,這時候從整體看,小的元素大體在前面,大的元素大體在後面。

然後我們縮小增量為上個增量的一半:2,繼續進行分組操作,這時候每個分組元素多了,但是陣列變的部分有序,插入效率就會很高。

然後執行插入排序,使其每個分組各自有序

然後設定增量為之前的一半:1,則整個陣列被分成一組,但此時整個陣列已接近有序,插入效率會很高。

**實現:

以上就是希爾排序的基本思想及其**實現,希爾排序中對於增量序列的選擇是非常重要的,這直接影響到希爾排序的效能。我們選擇的增量序列最壞時間複雜度依然為o(n^2)。 hibbard提出了另乙個增量序列,這種序列的時間複雜度(最壞情形)為o(n^1.5)

sedgewick提出了幾種增量序列,其最壞情形執行時間為o(n^1.3),其中最好的乙個序列是

演算法基礎之排序篇 希爾排序

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排序篇 4 希爾排序

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