希尔排序(Shell Sort)
字数 774 2025-10-27 22:12:01

希尔排序(Shell Sort)

题目描述:
给定一个整数数组,使用希尔排序算法将其按升序排列。希尔排序是插入排序的改进版,通过将数组元素按间隔分组进行插入排序,逐渐缩小间隔直至为1,最终完成排序。

解题步骤

  1. 核心思想
    希尔排序通过定义增量序列(即间隔序列),将数组划分为多个子序列,对每个子序列进行插入排序。随着增量逐渐减小,数组整体趋于有序,最后当增量为1时,整个数组只需少量调整即可完成排序。

  2. 选择增量序列
    常用的增量序列是希尔原始序列:初始间隔为 gap = n/2,后续每次将间隔减半(gap = gap/2),直到 gap = 1。例如数组长度为8,则增量序列为4、2、1。

  3. 分组插入排序

    • 对每个间隔 gap,将数组划分为 gap 个子序列,每个子序列包含间隔为 gap 的元素(例如下标为0、gap、2gap...的元素为一组)。
    • 对每个子序列进行插入排序:从每个子序列的第二个元素开始,向前比较并交换,确保子序列有序。
  4. 逐步缩小间隔
    重复步骤3,每次将间隔减半,直到间隔为1。当间隔为1时,整个数组被视为一个子序列,进行最后一次插入排序,此时数组已基本有序,插入排序效率很高。

示例演示
数组:[5, 2, 9, 1, 5, 6],长度 n=6

  • 第一轮 gap=3
    分组:[5,1][2,5][9,6]
    各组插入排序后:[1,2,6,5,5,9]
  • 第二轮 gap=1
    对整个数组插入排序:比较并交换相邻无序元素,最终得到 [1,2,5,5,6,9]

关键点

  • 希尔排序的时间复杂度取决于增量序列,最坏情况为O(n²),但优于普通插入排序。
  • 增量序列的选择影响效率,如Hibbard序列可优化至O(n^(3/2))。
  • 空间复杂度为O(1),是原地排序算法。
希尔排序(Shell Sort) 题目描述: 给定一个整数数组,使用希尔排序算法将其按升序排列。希尔排序是插入排序的改进版,通过将数组元素按间隔分组进行插入排序,逐渐缩小间隔直至为1,最终完成排序。 解题步骤 核心思想 希尔排序通过定义增量序列(即间隔序列),将数组划分为多个子序列,对每个子序列进行插入排序。随着增量逐渐减小,数组整体趋于有序,最后当增量为1时,整个数组只需少量调整即可完成排序。 选择增量序列 常用的增量序列是希尔原始序列:初始间隔为 gap = n/2 ,后续每次将间隔减半( gap = gap/2 ),直到 gap = 1 。例如数组长度为8,则增量序列为4、2、1。 分组插入排序 对每个间隔 gap ,将数组划分为 gap 个子序列,每个子序列包含间隔为 gap 的元素(例如下标为0、gap、2gap...的元素为一组)。 对每个子序列进行插入排序:从每个子序列的第二个元素开始,向前比较并交换,确保子序列有序。 逐步缩小间隔 重复步骤3,每次将间隔减半,直到间隔为1。当间隔为1时,整个数组被视为一个子序列,进行最后一次插入排序,此时数组已基本有序,插入排序效率很高。 示例演示 数组: [5, 2, 9, 1, 5, 6] ,长度 n=6 第一轮 gap=3 : 分组: [5,1] 、 [2,5] 、 [9,6] 各组插入排序后: [1,2,6,5,5,9] 第二轮 gap=1 : 对整个数组插入排序:比较并交换相邻无序元素,最终得到 [1,2,5,5,6,9] 。 关键点 希尔排序的时间复杂度取决于增量序列,最坏情况为O(n²),但优于普通插入排序。 增量序列的选择影响效率,如Hibbard序列可优化至O(n^(3/2))。 空间复杂度为O(1),是原地排序算法。