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希尔排序详解

fengsehng
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发布于 2016/11/09 09:11
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概述

希尔排序(Shell Sort)是插入排序的一种。也称缩小增量排序,是直接插入排序算法的一种更高效的改进版本。希尔排序是非稳定排序算法。该方法因DL.Shell于1959年提出而得名。

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。

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:

1.插入排序在对几乎已经排好序的数据操作时,效率高,即可以达到线性排序的效率。

2.但插入排序一般来说是低效的,因为插入排序每次只能将数据移动一位。

基本思想

先取一个小于n的整数d1作为第一个增量,把文件的全部记录分组。所有距离为d1的倍数的记录放在同一个组中。先在各组内进行直接插入排序;然后,取第二个增量d2

代码

public static void main(String [] args)
{
    int[]a={49,38,65,97,76,13,27,49,78,34,12,64,1};
        System.out.println("排序之前:");
        for(int i=0;i<a.length;i++)
        {
            System.out.print(a[i]+" ");
        }
        //希尔排序
        int d=a.length;
            while(true){
            for(int i=0;i<d;i++){
                for(int j=i;j+d<a.length;j+=d){
                int temp;
                if(a[j]>a[j+d]){
                    temp=a[j];
                    a[j]=a[j+d];
                    a[j+d]=temp;
                    }
                }
            }


            if(d==1){break;}
            d--;
           }
            System.out.println();
            System.out.println("排序之后:");
                for(int i=0;i<a.length;i++)
                {
                    System.out.print(a[i]+" ");
                }
    }

时间复杂度

不需要大量的辅助空间,和归并排序一样容易实现。希尔排序是基于插入排序的一种算法, 在此算法基础之上增加了一个新的特性,提高了效率。希尔排序的时间复杂度与增量序列的选取有关,例如希尔增量时间复杂度为O(n²),而Hibbard增量的希尔排序的时间复杂度为O( ),希尔排序时间复杂度的下界是n*log2n。希尔排序没有快速排序算法快 O(n(logn)),因此中等大小规模表现良好,对规模非常大的数据排序不是最优选择。但是比O( )复杂度的算法快得多。并且希尔排序非常容易实现,算法代码短而简单。 此外,希尔算法在最坏的情况下和平均情况下执行效率相差不是很多,与此同时快速排序在最坏的情况下执行的效率会非常差。专家们提倡,几乎任何排序工作在开始时都可以用希尔排序,若在实际使用中证明它不够快,再改成快速排序这样更高级的排序算法. 本质上讲,希尔排序算法是直接插入排序算法的一种改进,减少了其复制的次数,速度要快很多。 原因是,当n值很大时数据项每一趟排序需要的个数很少,但数据项的距离很长。当n值减小时每一趟需要和动的数据增多,此时已经接近于它们排序后的最终位置。 正是这两种情况的结合才使希尔排序效率比插入排序高很多。Shell算法的性能与所选取的分组长度序列有很大关系。只对特定的待排序记录序列,可以准确地估算关键词的比较次数和对象移动次数。想要弄清关键词比较次数和记录移动次数与增量选择之间的关系,并给出完整的数学分析,至今仍然是数学难题。

稳定性

不稳定

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