10.希尔排序和快速排序_为什么希尔排序比直接排序效率高

希尔排序

希尔排序是对直接插入排序的改进，直接插入排序的缺点在于如果从小到大排序，但是最小数在很后面，这样会造成大量的数据移位操作，希尔排序核心思想将数组平均分成2组之后进行直接快速排序，然后一直分组到最后只能分成一组的时候结束，分组的方式是通过步长来进行分组。希尔排序分组的方式使得尽快的让小的数放在前面，大的放在后面，减少移动的次数。

    public static void shellSortBySwap(int[] arr) {
        int temp = 0;
        // 每一次间隔步长
        for (int gap = arr.length / 2; gap > 0; gap /= 2) {
            for (int i = gap / 2; i < arr.length; i++) {
                for (int j = i - gap; j >= 0; j -= gap) {
                    if (arr[j] > arr[j + gap]) {
                        // 交换
                        temp = arr[j];
                        arr[j] = arr[j + gap];
                        arr[j + gap] = temp;
                    }
                }
            }
        }

     /*    推导过程
     for (int i = 5; i < arr.length; i++) {
            for (int j = i - 5; j >= 0; j -= 5) {
                if (arr[j] > arr[j+5]) {
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j+5];
                    arr[j+5] = temp;
                }
            }
        }

        for (int i = 2; i < arr.length; i++) {
            for (int j = i - 2; j >= 0; j -= 2) {
                if (arr[j] > arr[j+2]) {
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j+2];
                    arr[j+2] = temp;
                }
            }
        }


        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            for (int j = i - 1; j >= 0; j -= 1) {
                if (arr[j] > arr[j+1]) {
                    temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j+1];
                    arr[j+1] = temp;
                }
            }
        }
*/
    }

    public static void shellSortByMove(int[] arr) {
        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];
                while (j - gap >= 0 && temp < arr[j - gap]) {
                    //移动
                    arr[j] = arr[j - gap];
                    j -= gap;
                }
                //当退出while后，就给temp找到插入的位置
                arr[j] = temp;
            }
        }
    }
}

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快速排序

快速排序是对冒泡排序的改进，核心思想是找到一个中值点pivot，然后将小于等于pivot的放在pivot的左边，大于pivot的放在右边，一直递归到无法拆分pivot点。

public class QuickSort {

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {-9, 78, 0, 23, -567, 70, -1, 900, 4561};
        quickSort(arr, 0, arr.length - 1);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));

    }

    public static void quickSort(int[] arr, int left, int right) {
        int l = left;
        int r = right;
        int pivot = arr[(right + left) / 2];
        int temp = 0;

        // 只要左边的指针没有超过右指针即可继续循环
        while (l < r) {
            // 从左边开始移动指针 直到移动到 小于等于pivot的位置
            while (arr[l] < pivot) {
                l++;
            }
            // 从右往左开始移动指针 直到移动到 大于等于pivot的位置
            while (arr[r] > pivot) {
                r--;
            }

            // 左指针跟右指针重合 说明已经交换完毕 所有pivot两边值已经是左小右大了
            if (l >= r) {
                break;
            }
            // 交换他们位置 使得 左边的值小于 pivot 右边的值大于pivot
            temp = arr[l];
            arr[l] = arr[r];
            arr[r] = temp;

            // 如果左边指针出现跟中位值一样的值 需要将右指针往左移动
            if (arr[l] == pivot) {
                r--;
            }
            if (arr[r] == pivot) {
                l++;
            }

        }
        // 如果指针重合需要移动之后将他们错开
        if (l == r) {
            l++;
            r--;
        }

        //向左递归
        if (left < r) {
            quickSort(arr, left, r);
        }
        //向右递归
        if (right > l) {
            quickSort(arr, l, right);
        }

    }
}
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