从初学者到专家的插入排序指南

前端

2024-01-29 04:19:09

在计算机科学的浩瀚世界中，排序算法扮演着至关重要的角色，帮助我们以高效且有序的方式组织数据。在这个探索之旅中，我们踏上了一段迷人的旅程，深入探讨插入排序算法的奥秘，它以其简单性、效率和对初学者的友好性而著称。

了解插入排序的原理

插入排序是一种基于比较的排序算法，它按照以下原则对数据进行排序：

从未排序区域中选择第一个元素。
将所选元素与已排序区域中的元素进行比较。
如果所选元素比已排序区域中的元素小，则向右移动已排序区域中的元素，为所选元素腾出位置。
重复此过程，直到找到所选元素在已排序区域中的正确位置。

用清晰的步骤展示插入排序

让我们使用一个数字序列 [5, 4, 1, 3, 2] 来逐步演示插入排序：

[5, 4, 1, 3, 2] 从序列最左侧取出元素 3。
[4, 5, 1, 3, 2] 将 3 与已排序区域中的 4 比较。由于 3 < 4，我们将 4 向右移动。
[4, 3, 5, 1, 2] 将 3 与已排序区域中的 5 比较。由于 3 < 5，我们将 5 向右移动。
[4, 3, 2, 5, 1] 将 3 与已排序区域中的 2 比较。由于 3 > 2，我们将停止向右移动元素，并将 3 插入到 2 和 5 之间。
[4, 3, 2, 1, 5] 重复步骤 1-4，直到所有元素都排序完毕。
[1, 2, 3, 4, 5] 序列已按升序排列。

使用代码示例巩固理解

为了进一步理解插入排序，让我们用 Python 实现一个代码示例：

def insertion_sort(arr):
    for i in range(1, len(arr)):
        current_element = arr[i]
        j = i - 1
        while j >= 0 and current_element < arr[j]:
            arr[j+1] = arr[j]
            j -= 1
        arr[j+1] = current_element
    return arr

# 测试用例
arr = [5, 4, 1, 3, 2]
print("排序前：", arr)
sorted_arr = insertion_sort(arr)
print("排序后：", sorted_arr)