数据结构:希尔排序

如题所述

第1个回答  2022-07-14

希尔排序是基于插入排序的以下两点性质而提出改进方法的:

说说我的个人理解:

希尔排序其实就是直接插入排序的升级,原理就是先将整个待排序列按照某个增量(也称步长)分割成若干个子序列分别进行直接插入排序,然后合并,之后依次缩小增量大小在进行排序,当增量足够小(通常为1)时,再对全体元素进行直接插入排序,而此时需排序的数据几乎是已排好的了,所以此时插入排序较快。

当然如果你觉得文字比较乏味就看下面的这些例子吧

例如,假设有这样一组数 [9 1 5 8 3 7 4 6 2] ,如果我们先以步长为4进行分割,就是这样:

然后我们对每列进行排序(注意每列哦):

将上述四行数字,依序合并我们得到: [ 2 1 4 6 3 7 5 8 9 ] 。此时2已经往前移,而8、9已经在后两位,然后再以2为步长进行分割:

继续排序:

合并得到 [ 2 1 3 6 4 7 5 8 9] ,此时序列已经基本有序,需交换数据的情况大为减少,这时整列进行直接插入排序效率就非常高。

最终完成排序过程,也就是步长为1时,得到最终序列为: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 。

可能有几个步骤略难懂,这里解释下:

当 时,9和3进行了一次交换,变为 (3 9 2) (位置为1 5 9),之后在 时 ,做出的交换如上图所示(图略差...),分为三个步骤:

步长的选取非常关键,但是步长的选择没有统一规定,也没绝对的规律。只要满足最后一个步长为1即可。Donald Shell最初建议步长选择为 ,虽然这样去可以比 类的算法更好,但仍然有减少平均时间和最差时间的余地。维基百科给出的部分步长与最坏情况下复杂度有:

已知的最好步长序列是由Sedgewick提出的(1, 5, 19, 41, 109,...),该序列的项来自 和 这两个算式。这项研究也表明“比较在希尔排序中是最主要的操作,而不是交换。”用这样步长序列的希尔排序比插入排序要快,甚至在小数组中比快速排序和堆排序(后续博客整理),但是在涉及大量数据时希尔排序还是比快速排序慢。

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