白話經典演算法系列之三 希爾排序的實現

2022-09-02 22:06:25 字數 2399 閱讀 9553

希爾排序的實質就是分組插入排序,該方法又稱縮小增量排序,因dl.shell於2023年提出而得名。

該方法的基本思想是:先將整個待排元素序列分割成若干個子串行(由相隔某個「增量」的元素組成的)分別進行直接插入排序,然後依次縮減增量再進行排序,待整個序列中的元素基本有序(增量足夠小)時,再對全體元素進行一次直接插入排序。因為直接插入排序在元素基本有序的情況下(接近最好情況),效率是很高的,因此希爾排序在時間效率上比前兩種方法有較大提高。

以n=10的乙個陣列49, 38, 65, 97, 26, 13, 27, 49, 55, 4為例

第一次 gap = 10 / 2 = 5

49   38   65   97   26   13   27   49   55   4

1a                                        1b

2a                                         2b

3a                                         3b

4a                                          4b

5a                                         5b

1a,1b,2a,2b等為分組標記,數字相同的表示在同一組,大寫字母表示是該組的第幾個元素, 每次對同一組的資料進行直接插入排序。即分成了五組(49, 13) (38, 27) (65, 49)  (97, 55)  (26, 4)這樣每組排序後就變成了(13, 49)  (27, 38)  (49, 65)  (55, 97)  (4, 26),下同。

第二次 gap = 5 / 2 = 2

排序後13   27   49   55   4    49   38   65   97   26

1a             1b             1c              1d            1e

2a               2b             2c             2d              2e

第三次 gap = 2 / 2 = 1

4   26   13   27   38    49   49   55   97   65

1a   1b     1c    1d    1e      1f     1g    1h     1i     1j

第四次 gap = 1 / 2 = 0 排序完成得到陣列:

4   13   26   27   38    49   49   55   65   97

下面給出嚴格按照定義來寫的希爾排序

[cpp]view plain

copy

print

?void

shellsort1(

inta, 

intn)  

a[k + gap] = temp;  

}  }  

}

void shellsort1(int a, int n)

a[k + gap] = temp;}}

}

很明顯,上面的shellsort1**雖然對直觀的理解希爾排序有幫助,但**量太大了,不夠簡潔清晰。因此進行下改進和優化,以第二次排序為例,原來是每次從1a到1e,從2a到2e,可以改成從1b開始,先和1a比較,然後取2b與2a比較,再取1c與前面自己組內的資料比較…….。這種每次從陣列第gap個元素開始,每個元素與自己組內的資料進行直接插入排序顯然也是正確的。

[cpp]view plain

copy

print

?void

shellsort2(

inta, 

intn)  

a[k + gap] = temp;  

}  }  

void shellsort2(int a, int n)

a[k + gap] = temp;

}}

再將直接插入排序部分用 白話經典演算法系列之二 直接插入排序的三種實現

中直接插入排序的第三種方法來改寫下:

[cpp]view plain

copy

print

?void

shellsort3(

inta, 

intn)  

void shellsort3(int a, int n)

這樣**就變得非常簡潔了。

附註:上面希爾排序的步長選擇都是從n/2開始,每次再減半,直到最後為1。其實也可以有另外的更高效的步長選擇,如果讀者有興趣了解,請參閱維基百科上對希爾排序步長的說明:

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