排序：插入排序与希尔排序

插入排序

插入排序（英语：Insertion Sort）是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是通过构建有序序列，对于未排序数据，在已排序序列中从后向前扫描，找到相应位置并插入。插入排序在实现上，在从后向前扫描过程中，需要反复把已排序元素逐步向后挪位，为最新元素提供插入空间。

插入排序分析

def insert_sort(alist):    # 从第二个位置，即下标为1的元素开始向前插入    for i in range(1, len(alist)):        # 从第i个元素开始向前比较，如果小于前一个元素，交换位置        for j in range(i, 0, -1):            if alist[j] < alist[j-1]:                alist[j], alist[j-1] = alist[j-1], alist[j]alist = [54,26,93,17,77,31,44,55,20]insert_sort(alist)print(alist)

时间复杂度

• 最优时间复杂度：O(n)
• 最坏时间复杂度：O(n2)
• 稳定性：稳定

希尔排序

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。

希尔排序过程

希尔排序的基本思想是：将数组列在一个表中并对列分别进行插入排序，重复这过程，不过每次用更长的列（步长更长了，列数更少了）来进行。最后整个表就只有一列了。将数组转换至表是为了更好地理解这算法，算法本身还是使用数组进行排序。

例如，假设有这样一组数[ 13 14 94 33 82 25 59 94 65 23 45 27 73 25 39 10 ]，如果我们以步长为5开始进行排序，我们可以通过将这列表放在有5列的表中来更好地描述算法，这样他们就应该看起来是这样(竖着的元素是步长组成)：

13 14 94 33 8225 59 94 65 2345 27 73 25 3910

然后我们对每列进行排序：

10 14 73 25 2313 27 94 33 3925 59 94 65 8245

将上述四行数字，依序接在一起时我们得到：[ 10 14 73 25 23 13 27 94 33 39 25 59 94 65 82 45 ]。这时10已经移至正确位置了，然后再以3为步长进行排序：

10 14 7325 23 1327 94 3339 25 5994 65 8245

排序之后变为：

10 14 1325 23 3327 25 5939 65 7345 94 8294

最后以1步长进行排序（此时就是简单的插入排序了）

希尔排序的分析

def shell_sort(alist):    n = len(alist)    # 初始步长    gap = n / 2    while gap > 0:        # 按步长进行插入排序        for i in range(gap, n):            j = i            # 插入排序            while j>=gap and alist[j-gap] > alist[j]:                alist[j-gap], alist[j] = alist[j], alist[j-gap]                j -= gap        # 得到新的步长        gap = gap / 2alist = [54,26,93,17,77,31,44,55,20]shell_sort(alist)print(alist)

时间复杂度

• 最优时间复杂度：根据步长序列的不同而不同
• 最坏时间复杂度：O(n2)
• 稳定性：不稳定