插入排序(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,通常采用in-place排序(即只需用到O(1)的额外空间的排序),因而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。

原理

插入排序的基本思想是,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,通常采用in-place排序(即只需用到O(1)的额外空间的排序),因而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。

实现

以下是插入排序的Python实现:

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def insertion_sort(arr):
# 遍历从1到len(arr)
for i in range(1, len(arr)):
key = arr[i]
# 将arr[0..i-1]中比key大的元素后移
j = i-1
while j >=0 and key < arr[j] :
arr[j+1] = arr[j]
j -= 1
arr[j+1] = key

# 测试代码
arr = [12, 11, 13, 5, 6]
insertion_sort(arr)
print ("排序后的数组:")
for i in range(len(arr)):
print ("%d" %arr[i]),

在这个实现中,外部循环遍历数组的每个元素,内部循环则负责将当前元素插入到已排序部分的正确位置。具体做法是,将当前元素暂存,然后从当前位置开始向前扫描已排序部分,找到第一个比当前元素小的位置,然后将该位置及其后的元素向后移动一位,最后将当前元素插入到空出的位置。

注意

  1. 插入排序的时间复杂度在最坏情况下是O(n^2),其中n是待排序元素的数量。虽然它在大数据量的情况下可能不是最优的选择,但它在部分有序的数据集上表现良好,且其实现相对简单。
  2. 插入排序是一种稳定的排序方法,即如果序列中存在两个相等的元素,插入排序不会改变它们的相对位置。