排序-03 直接插入排序

直接插入排序是一种最简单的插入排序。。。。

1 概述

直接插入排序是一种最简单的插入排序。

插入排序：每一趟将一个待排序的记录，按照其关键字的大小插入到有序队列的合适位置里，知道全部插入完成。

在讲解直接插入排序之前，先让我们脑补一下我们打牌的过程。

先拿一张5在手里，

再摸到一张4，比5小，插到5前面，

摸到一张6，嗯，比5大，插到5后面，

摸到一张8，比6大，插到6后面，

以上的过程，其实就是典型的直接插入排序，每次将一个新数据插入到有序队列中的合适位置里。

很简单吧，接下来，我们要将这个算法转化为编程语言。

2 核心思想

假设有一组无序序列 R0, R1, … , RN-1。

(1) 我们先将这个序列中下标为 0 的元素视为元素个数为 1 的有序序列。

(2) 然后，我们要依次把 R1, R2, … , RN-1 插入到这个有序序列中。所以，我们需要一个外部循环，从下标 1 扫描到 N-1 。

(3) 接下来描述插入过程。假设这是要将 Ri 插入到前面有序的序列中。由前面所述，我们可知，插入Ri时，前 i-1 个数肯定已经是有序了。

所以我们需要将Ri 和R0 ~ Ri-1 进行比较，确定要插入的合适位置。这就需要一个内部循环，我们一般是从后往前比较，即从下标 i-1 开始向 0 进行扫描。

public static void insertSort(int[] list) {

       // 第1个数肯定是有序的，从第2个数开始遍历，依次插入有序序列
       for (int i = 1; i < list.length; i++) {
           int j = 0;
           int temp = list[i]; // 取出第i个数，和前i-1个数比较后，插入合适位置

           // 因为前i-1个数都是从小到大的有序序列，所以只要当前比较的数(list[j])比temp大，就把这个数后移一位
           for (j = i - 1; j >= 0 && temp < list[j]; j--) {
               list[j + 1] = list[j];
           }
           list[j + 1] = temp;

       }
   }

3 算法分析

排序类型	排序方法	平均情况	最坏情况	最好情况	空间复杂度	稳定性	复杂性
插入排序	直接插入排序	O(N2)	O(N2)	O(N)	O(1)	稳定	简单

当数据正序时，执行效率最好，每次插入都不用移动前面的元素，时间复杂度为**O(N)**。

当数据反序时，执行效率最差，每次插入都要前面的元素后移，时间复杂度为**O(N2)**。

所以，数据越接近正序，直接插入排序的算法性能越好。

由直接插入排序算法可知，我们在排序过程中，需要一个临时变量存储要插入的值，所以空间复杂度为 1 。

直接插入排序的过程中，不需要改变相等数值元素的位置，所以它是稳定的算法。

参考链接