[数据结构与算法]排序算法篇 - 插入排序

基本介绍

插入式排序属于内部排序法，是对待排序的元素以插入的方式找寻该元素的适当位置，以达到排序的目的。
插入排序（Insertion Sorting）的基本思想是：把n个待排序的元素看成为一个有序表和一个无序表，开始时有序表中只包含一个元素，无序表中包含有n-1个元素，排序过程中每次从无序表中取出第一个元素，把它的排序码依次和有序表元素的排序码进行比较，将它插入到有序表中的适当位置，使之成为新的有序表。

推导过程

原始数组：17，3，25，14，20，9

#第一趟排序（假设下标“0”为有序表，下标“1”至最后是一个无序表）
3，17，25，14，20，9 #无序表下标“0”和有序表进行比对，3小于17则将3放入有序表数值17前面，无序表数据为[3,17]，无序表数据为[25,14,20,9]
#第二趟排序
3，17，25，14，20，9 #无序表下标“0”和有序表进行比对，25大于17和3则将25放入有序表数值17后面，无序表数据为[3,17,25]，无序表数据为[14,20,9]
#第三趟排序
3，14，17，25，20，9 #无序表下标“0”和有序表进行比对，14大于3小于17则将14放入有序表3之后17之前，无序表数据为[3,14,17,25]，无序表数据为[20,9]
#第四趟排序
3，14，17，20，25，9 #无序表下标“0”和有序表进行比对，20大于17小于25则将20放入有序表17之后25之前，无序表数据为[3,14,17,20,25]，无序表数据为[9]
#第五趟排序
3，9，14，17，20，25 #无序表下标“0”和有序表进行比对，9大于3小于14则将9放入有序表3之后14之前，无序表数据为[3,9,14,17,20,25]，排序结束

代码分解

public class InsertSort {

    public static void main(String[] args) {

        int[] arr = {17, 3, 25,14,20,9};

        insertSort(arr);
    }

    public static void insertSort(int[] arr) {

        // 第一轮排序
        int insertVal = arr[1]; // 定义待插入的数
        int insertIndex = 1 - 1;// 即arr[1]的前面这个数的下标

        // 给insertVal 找到插入的位置
    /*
        1.(minIndex >= 0)保证在给insertVal 找插入位置，不越界
        2.(insertVal < arr[minIndex]) 待插入的数，还没有找到插入位置
        3.就需要将arr[insertIndex]后移
     */
        while ((insertIndex >= 0) && (insertVal < arr[insertIndex])) {

            arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex];
            insertIndex--;
        }

        // 当退出循环时，说明插入位置找到， insertIndex + 1
        if ((insertIndex + 1) != 1) {
            arr[insertIndex + 1] = insertVal;
        }

        System.out.println("第一趟排序结果:" + Arrays.toString(arr));

        // 第二轮排序
        insertVal = arr[2]; // 定义待插入的数
        insertIndex = 2 - 1;// 即arr[1]的前面这个数的下标

        // 给insertVal 找到插入的位置
    /*
        1.(minIndex >= 0)保证在给insertVal 找插入位置，不越界
        2.(insertVal < arr[minIndex]) 待插入的数，还没有找到插入位置
        3.就需要将arr[insertIndex]后移
     */
        while ((insertIndex >= 0) && (insertVal < arr[insertIndex])) {

            arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex];
            insertIndex--;
        }

        // 当退出循环时，说明插入位置找到， insertIndex + 1
        if ((insertIndex + 1) != 2) {
            arr[insertIndex + 1] = insertVal;
        }

        System.out.println("第二趟排序结果:" + Arrays.toString(arr));

        // 第三轮排序
        insertVal = arr[3]; // 定义待插入的数
        insertIndex = 3 - 1;// 即arr[1]的前面这个数的下标

        // 给insertVal 找到插入的位置
    /*
        1.(minIndex >= 0)保证在给insertVal 找插入位置，不越界
        2.(insertVal < arr[minIndex]) 待插入的数，还没有找到插入位置
        3.就需要将arr[insertIndex]后移
     */
        while ((insertIndex >= 0) && (insertVal < arr[insertIndex])) {

            arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex];
            insertIndex--;
        }

        // 当退出循环时，说明插入位置找到， insertIndex + 1
        if ((insertIndex + 1) != 3) {
            arr[insertIndex + 1] = insertVal;
        }

        System.out.println("第三趟排序结果:" + Arrays.toString(arr));

        // 第四轮排序
        insertVal = arr[4]; // 定义待插入的数
        insertIndex = 4 - 1;// 即arr[1]的前面这个数的下标

        // 给insertVal 找到插入的位置
    /*
        1.(minIndex >= 0)保证在给insertVal 找插入位置，不越界
        2.(insertVal < arr[minIndex]) 待插入的数，还没有找到插入位置
        3.就需要将arr[insertIndex]后移
     */
        while ((insertIndex >= 0) && (insertVal < arr[insertIndex])) {

            arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex];
            insertIndex--;
        }

        // 当退出循环时，说明插入位置找到， insertIndex + 1
        if ((insertIndex + 1) != 4) {
            arr[insertIndex + 1] = insertVal;
        }

        System.out.println("第四趟排序结果:" + Arrays.toString(arr));

        // 第五轮排序
        insertVal = arr[5]; // 定义待插入的数
        insertIndex = 5 - 1;// 即arr[1]的前面这个数的下标

        // 给insertVal 找到插入的位置
    /*
        1.(minIndex >= 0)保证在给insertVal 找插入位置，不越界
        2.(insertVal < arr[minIndex]) 待插入的数，还没有找到插入位置
        3.就需要将arr[insertIndex]后移
     */
        while ((insertIndex >= 0) && (insertVal < arr[insertIndex])) {

            arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex];
            insertIndex--;
        }

        // 当退出循环时，说明插入位置找到， insertIndex + 1
        if ((insertIndex + 1) != 5) {
            arr[insertIndex + 1] = insertVal;
        }

        System.out.println("第五趟排序结果:" + Arrays.toString(arr));
    }
}

运行结果
第一趟排序结果:[3, 17, 25, 14, 20, 9]
第二趟排序结果:[3, 17, 25, 14, 20, 9]
第三趟排序结果:[3, 14, 17, 25, 20, 9]
第四趟排序结果:[3, 14, 17, 20, 25, 9]
第五趟排序结果:[3, 9, 14, 17, 20, 25]

优化代码

public class InsertSort {

    public static void main(String[] args) {

        int[] arr = {17, 3, 25,14,20,9};

        insertSort(arr);
    }

    public static void insertSort(int[] arr) {

        // 从第二个数进行遍历
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {

            int insertVal = arr[i]; // 定义待插入的数
            int insertIndex = i - 1;// 即arr[1]的前面这个数的下标

            // 给insertVal 找到插入的位置
        /*
            1.(minIndex >= 0)保证在给insertVal 找插入位置，不越界
            2.(insertVal < arr[minIndex]) 待插入的数，还没有找到插入位置
            3.就需要将arr[insertIndex]后移
         */
            while ((insertIndex >= 0) && (insertVal < arr[insertIndex])) {

                arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex];
                insertIndex--;
            }

            // 当退出循环时，说明插入位置找到， insertIndex + 1
            if ((insertIndex + 1) != i) {
                arr[insertIndex + 1] = insertVal;
            }
        }
    }
}