1 簡單插入排序存在的問題

我們看簡單的插入排序可能存在的問題。
陣列arr={2,3,4,5,6,1}這時需要插入的數1(最小),這樣的過程是：
{2,3,4,5,6,6}
{2,3,4,5,5,6}
{2,3,4,4,5,6}
{2,3,3,4,5,6}
{2,2,3,4,5,6}
{1,2,3,4,5,6}
結論:當需要插入的數是較小的數時，後移的次數明顯增多，對效率有影響。

2 希爾排序法介紹

希爾排序是希爾（DonaldShell）於1959年提出的一種排序演算法。希爾排序也是一種插入排序，它是簡單插入
排序經過改進之後的一個更高效的版本，也稱為縮小增量排序。

3 希爾排序法基本思想

希爾排序是把記錄按下標的一定增量分組，對每組使用直接插入排序演算法排序；隨著增量逐漸減少，每組包含的關鍵詞越來越多，當增量減至1時，整個檔案恰被分成一組，演算法便終止

4 希爾排序法的示意圖

5 希爾排序法應用例項:

有一群小牛,考試成績分別是{8,9,1,7,2,3,5,4,6,0}請從小到大排序.請分別使用
1）希爾排序時，對有序序列在插入時採用交換法,並測試排序速度。
2）希爾排序時，對有序序列在插入時採用移動法,並測試排序速度
3）程式碼實現

package com.sukang.sort;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Arrays;
import java.util.Date;

/**
 * @description:
 *          希爾排序
 * @author: sukang
 * @date: 2020-11-09 10:36
 */
public class ShellSort {

    public static void main(String[] args) {
        //建立要給80000個的隨機的陣列
        int[] arr = new int[80000];
        for (int i = 0; i < 80000; i++) {
            arr[i] = (int)(Math.random()*8000000);//生成一個[0,8000000)數
        }

        System.out.println("排序前");
        Date data1=new Date();
        SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-ddHH:mm:ss");
        String date1Str = simpleDateFormat.format(data1);
        System.out.println("排序前的時間是="+date1Str);

        shellSort(arr);//交換式
        //shellSort2(arr);//移位方式

        Date data2 = new Date();
        String date2Str = simpleDateFormat.format(data2);
        System.out.println("排序前的時間是="+date2Str);
    }

    //使用逐步推導的方式來編寫希爾排序
    //希爾排序時，對有序序列在插入時採用交換法,
    //思路(演算法)===>程式碼
    public static void shellSort(int[] arr){
        int temp = 0;
        int count = 0;

        // 根據前面的逐步分析，使用迴圈處理
        for (int gap = arr.length/2; gap > 0; gap /= 2) {
            for (int i = gap; i < arr.length; i++) {
                //遍歷各組中所有的元素(共gap組，每組有個元素)，步長gap
                for (int j = i - gap; j >= 0; j -= gap) {
                    //如果當前元素大於加上步長後的那個元素，說明交換
                    if(arr[j] > arr[j + gap]){
                        temp = arr[j];
                        arr[j] = arr[j + gap];
                        arr[j + gap] = temp;
                    }
                }
            }
        }

      /*  //希爾排序的第1輪排序
        //因為第1輪排序，是將10個資料分成5組
        for (int i = 5; i < arr.length ; i++) {
            //遍歷各組中所有的元素（共5組，沒組有2個元素），步長5
            for (int j = i - 5; j >= 0 ; j -= 5) {
                //如果當前元素大於加上步長後的那個元素，說明交換
                if(arr[j] > arr[j + 5]){
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 5];
                    arr[j + 5] = temp;
                }
            }
        }
        System.out.println("希爾排序1輪後=" + Arrays.toString(arr));

        //希爾排序的第2輪排序
        //因為第2輪排序，是將10個資料分成了 5/2 = 2組
        for (int i = 2; i < arr.length; i++) {
            //遍歷各組中所有的元素（共2組, 每組有5個元素),步長2
            for (int j = i - 2; j >= 0 ; j -= 2) {
                //如果當前元素大於加上步長後的那個元素，說明交換
                if(arr[j] > arr[j + 2]){
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 2];
                    arr[j + 2] = temp;
                }
            }
        }
        System.out.println("希爾排序2輪後=" + Arrays.toString(arr));

        //希爾排序的第3輪排序
        //因為第3輪排序，是將10個資料分成了 2/2 = 1組
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            //遍歷各組中所有的元素（共1組, 每組有10個元素),步長1
            for (int j = i - 1; j >= 0 ; j -= 1) {
                //如果當前元素大於加上步長後的那個元素，說明交換
                if(arr[j] > arr[j + 1]){
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;
                }
            }
        }
        System.out.println("希爾排序2輪後=" + Arrays.toString(arr));*/
    }

    //對交換式的希爾排序進行優化->移位法
    public static void shellSort2(int[] arr){

        // 增量gap，並逐步的縮小增量
        for (int gap = arr.length/2; gap > 0; gap /= 2) {
            for (int i = gap; i < arr.length; i++) {
               int j = i;
               int temp = arr[j];
               if(arr[j] < arr[j - gap]){
                   while (j - gap >= 0 && temp < arr[j - gap]){
                       //移動
                       arr[j] = arr[j - gap];
                       j -= gap;
                   }
                   //當退出while後，就給temp找到插入的位置
                   arr[j] = temp;
               }
            }
        }

      /*  //希爾排序的第1輪排序
        //因為第1輪排序，是將10個資料分成5組
        for (int i = 5; i < arr.length ; i++) {
            //遍歷各組中所有的元素（共5組，沒組有2個元素），步長5
            for (int j = i - 5; j >= 0 ; j -= 5) {
                //如果當前元素大於加上步長後的那個元素，說明交換
                if(arr[j] > arr[j + 5]){
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 5];
                    arr[j + 5] = temp;
                }
            }
        }
        System.out.println("希爾排序1輪後=" + Arrays.toString(arr));

        //希爾排序的第2輪排序
        //因為第2輪排序，是將10個資料分成了 5/2 = 2組
        for (int i = 2; i < arr.length; i++) {
            //遍歷各組中所有的元素（共2組, 每組有5個元素),步長2
            for (int j = i - 2; j >= 0 ; j -= 2) {
                //如果當前元素大於加上步長後的那個元素，說明交換
                if(arr[j] > arr[j + 2]){
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 2];
                    arr[j + 2] = temp;
                }
            }
        }
        System.out.println("希爾排序2輪後=" + Arrays.toString(arr));

        //希爾排序的第3輪排序
        //因為第3輪排序，是將10個資料分成了 2/2 = 1組
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            //遍歷各組中所有的元素（共1組, 每組有10個元素),步長1
            for (int j = i - 1; j >= 0 ; j -= 1) {
                //如果當前元素大於加上步長後的那個元素，說明交換
                if(arr[j] > arr[j + 1]){
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;
                }
            }
        }
        System.out.println("希爾排序2輪後=" + Arrays.toString(arr));*/
    }
}