elva

shellsort之二

转自:
http://blog.sina.com.cn/s/blog_61e439e50100mfe8.html

希尔排序(shellsort)又叫增量递减(diminishing increment)排序,是由D.L. Shell发明的,这个算法是通过一个逐渐减小的增量使一个数组逐渐趋近于有序从而达到排序的目的,该算法由1959年公布。

最差时间复杂度:根据步长序列的不同而不同。已知最好的: O(nlog2n)

最优时间复杂度:O(n)

平均时间复杂度:根据步长序列的不同而不同。

原始的算法实现在最坏的情况下需要进行O(n2)的比较和交换。V. Pratt的书[1] 对算法进行了少量修改,可以使得性能提升至O(n log2 n)。这比最好的比较算法的O(n log n)要差一些。

希尔排序通过将比较的全部元素分为几个区域来提升插入排序的性能。这样可以让一个元素可以一次性地朝最终位置前进一大步。然后算法再取越来越大的步长进行排序,算法的最后一步就是普通的插入排序,但是到了这步,需排序的数据几乎是已排好的了(此时插入排序较快)。

假设有一个很小的数据在一个已按升序排好序的数组的末端。如果用复杂度为O(n2)的排序(冒泡排序或插入排序),可能会进行n次的比较和交换才能将该数据移至正确位置。而希尔排序会用较大的步长移动数据,所以小数据只需进行少数比较和交换即可到正确位置。

一个更好理解的希尔排序实现:将数组列在一个表中并对列排序(用插入排序)。重复这过程,不过每次用更长的列来进行。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,算法本身仅仅对原数组进行排序(通过增加索引的步长,例如是用i += step_size而不是i++)。

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行的表中来更好地描述算法,这样他们就应该看起来是这样:

13 14 94 33 82

25 59 94 65 23

45 27 73 25 39

10

然后我们对每行进行排序:

10 14 73 25 23

13 27 94 33 39

25 59 94 65 82

45

当我们以单行来读取数据时我们得到:[ 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 73

25 23 13

27 94 33

39 25 59

94 65 82

45

排序之后变为:

10 14 13

25 23 33

27 25 59

39 65 73

45 94 82

94

最后以1步长进行排序(此时就是简单的插入排序了)。

步长的选择是希尔排序的重要部分。只要最终步长为1任何步长序列都可以工作。算法最开始以一定的步长进行排序。然后会继续以一定步长进行排序,最终算法以步长为1进行排序。当步长为1时,算法变为插入排序,这就保证了数据一定会被排序。

算法如下

#include <stdio.h>

 

void output_array(int data[], int n)

{

    int i;

    for(i = 0; i < n; i++)

        printf("%d ", data[i]);

    printf("\n");

}

void swap(int *a, int *b)

{

    int x;

    x = *a;

    *a = *b;

    *b = x;

}

void insertion_sort(int data[], int n, int increment)

{

    int i, j;

    for(i = increment; i < n; i += increment)

        for(j = i; j >= increment && data[j] > data[j - increment]; j -= increment)

            swap(&data[j], &data[j - increment]);

}

void shellsort(int data[], int n)

{

    int i, j;

    for(i = n / 2; i > 2; i /= 2)

        for(j = 0; j < i; j++)

            insertion_sort(data + j, n - j, i);

    insertion_sort(data, n, 1);

}

int main()

{

    int data[] = {5, 3, 1, 665, 77, 66, 44, 11, 10, 9, 8, 6};

    output_array(data, 12);

    shellsort(data, 12);

    output_array(data, 12);

    return 0;

}

posted on 2010-11-01 18:08 叶子 阅读(264) 评论(0)  编辑 收藏 引用 所属分类: 数据结构


只有注册用户登录后才能发表评论。
【推荐】超50万行VC++源码: 大型组态工控、电力仿真CAD与GIS源码库
网站导航: 博客园   IT新闻   BlogJava   知识库   博问   管理