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🔥系列专栏:经典算法
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🔥前言
书接上文,今天带来算法基础中的折半插入排序,一个综合了直接插入排序和二分查找的算法。和以往四篇不同,这篇文章将会加入详细调试的图片,帮助大家理解该算法的流程。本篇文章也将收录在经典算法专栏,此专栏免费且收录经典算法,感兴趣的朋友可订阅以便持续观看。
文章目录
- 折半插入排序算法解析
- 一、理解算法思想
- 二、算法流程
- 三、代码实现
- 1、源代码
- 2、运行效果
- 四、调试程序,分析算法流程
- 1、详细的调试过程
- 2、时间复杂度
折半插入排序算法解析
一、理解算法思想
- 每次从原有数据中取出一个数,插入到之前已经排好的序列中,直到所有的数全部取完,该算法过程与直接插入排序算法极为相似,区别就是在插入的时候 高效 的选择位置。
- 使用二分(折半)查找来选择插入位置
二、算法流程
- 外层循环用来找到序列中无序的入口
- 进入无序入口后,记录入口位置元素值并进入二分查找
- 二分查找结束后,将元素值向依次后覆盖
- 最后将入口位置的元素值插入到二分查找结束的位置即可
三、代码实现
1、源代码
int main(void)
{
int arr[6] = { 27,45,50,35,66,32 };
int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
cout << "排序前:" << endl;
for (int i = 0; i < len; i++) {
cout << arr[i] << " ";
}
cout << endl;
for (int i = 1; i < len ; i++)
{
if (arr[i] < arr[i - 1])
{
int temp = arr[i];
int low = 0;
int high = i - 1;
while (low <= high) {
int middle = (low + high) / 2;
if (temp < arr[middle])
{
high = middle - 1;
}
else
{
low = middle + 1;
}
}
for (int j = i - 1; j >= high + 1; j--)
{
arr[j + 1] = arr[j];
}
arr[high + 1] = temp;
}
}
cout << "排序后:" << endl;
for (int i = 0; i < len; i++) {
cout << arr[i] << " ";
}
}
解析:
- 由于不会出现重复元素,所以最后一定会将搜索区间缩小至low与high重合(左右区间端点不断移动)。在最后一次循环时,low、high的值相同,在比较完成后,左右端点发生交错,相差为1,此时要选择一个变量的值作为新插入元素的位置参照。
- 需要明确的是,在左右端点重合之前,待插入元素必定是能够落在low与high的区间内的,这就决定了tmp一定大于low对应的元素,小于high对应的元素。
- 而且最终的插入位置应该放在最后比较元素的后一个位置,也就是mid对应位置的后面,所以是mid+1。如果用low表示,就刚好是low,如果用high表示,则是high+ 1。
2、运行效果
四、调试程序,分析算法流程
1、详细的调试过程
- 使用VS编译器,在程序更改序列的的位置设置断点
- 启动调试,可以看到程序已经运行到断点处且无错误
- 根据上一个调试结果可以看到第一个程序入口位置是
i = 3
,二分查找结束的条件是low >high
,那么继续逐语句调试,观察数组中元素值的变化
- 上一张图片arr[3]变为了50,随之
j--
,再次调试的话arr[2]的值也会发生改变
- 可以看到arr[2]的值变为45,那么下一次调试将跳出for循环,arr[1]的将变为入口位置的元素值
- 那么该入口的折半插入排序就完成了,接下来运行到外层for循环,继续寻找无序入口并重复上面的操作
- 上次调试的情况是当
i=5
时,进入折半排序入口,流程和前五步一致,所以直接看最终调试结果
2、时间复杂度
对于折半插入排序来说,元素的串位次数没有并发生变化,只是在查找位置是更加快速了,因此该算法与直接插入排序处于同一量级。不过在数据量很大时,要优于直接插入排序,时间复杂度仍为O( n 2 n^2 n2)
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