动画：面试官问我插入排序和冒泡排序哪个更牛逼？

杨利霞

动画：面试官问我插入排序和冒泡排序哪个更牛逼？

- b. ]* A) K. ^  L" t1 i3 F: T写在前边

  N6 ~$ Q/ c: f+ Z9 g+ J, Z! G
排序对于每个开发者来讲，都多多少少知道几个经典的排序算法，比如我们之前以动画形式分享的冒泡排序，也包括今天要分享的插入排序。还有一些其他经典的排序，小鹿整理的共有十种是面试常问到的，冒泡排序、插入排序、希尔排序、选择排序、归并排序、快速排序、堆排序、桶排序、计数排序、基数排序。

虽然我们基本知道了这些排序算法，但是在实际项目开发以及面试中往往出乎我们所料。在面试中，经常会被问到各种排序之间的比较；在实际项目中，往往排序的数据不是我们所练习的整数。

那么今天我们来学习一下，插入排序比我们之前讲的冒泡排序有什么区别呢？面试官问我们，我们如何回答完整呢？
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思维导图

2 S' z0 x2 `4 t5 F6 w


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1 c" G* {0 K% F$ f! z2 T如何分析一个排序算法？

之前写的一篇很详细的文章。

/ t2 x& F; X% i* T- ~4 S' ]& x6 M6 K佩奇学编程 | 复杂度分析原来这么简单
, m- f. {( v2 y! d
+ M' J4 a  l/ @; ]  \& K分析排序算法已经成为我们衡量一个算法优良的重要标准，从以下三个方面入手。

& E& Z, }3 w5 i5 n9 v1.1 时间效率
% ?2 b4 T7 S" o6 y
+ Z7 A1 r7 Y7 [# v1 Z这里所谓的实践效率就是时间复杂度，相信大家对于时间复杂度并不陌生。

+ z5 n$ Z4 q1 o! j复杂度描述的是算法执行时间(或占用空间)与数据规模的增长关系。

2 \) S* X$ ], X5 ~4 o" {7 c对于时间复杂度的分析，要把最好时间复杂度、最坏时间复杂度、平均时间复杂度分析出来，分别对应了排序算法的最好排序情况、最坏排序情况以及平均排序效率。

1.2 空间消耗

所谓的空间消耗对应的是空间复杂度，在排序算法中需要开辟的额外内存空间是多少。如果空间复杂度为 O(1)，此时该排序叫做原地排序。
6 j5 Y+ m# ~' @- f
. d7 W- [0 G! \* O# J注意：是额外的内存空间，存储排序数据消耗的空间不计。

1.3 稳定性

算法的稳定性虽然我们之前接触的很少，但是稳定性也是衡量一个排序算法的重要标准。什么是稳定排序呢？比如有一组有重复待排序的数据，排序前后，重复的数据顺序不变，此时该排序为稳定排序。否则，叫做不稳定排序。它在实际应用中非常重要的，今天我们就不多说，以后会慢慢分享到。
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9 y0 m, u! S; [+ y: b
2 X* I7 Z$ U0 w5 _7 f什么是插入排序？

2 c3 W7 `  J) u% y% A, o7 ?顾名思义，插入排序就是通过插入的方式来排序呗，最经典的就是打斗地主，可以将打乱的扑克牌作为未排序区间，手中已经排好序的作为排序区间。每次我们摸牌的过程，就是从未排序区间，通过插入的方式，插入到已排序区间。那么这个过程就称为插入排序。

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5 Y" E2 M6 a5 I& }, q3

如何实现插入排序？

上述插入排序的概念我们已经理解了，那么给你一组数据，如何来进行插入排序呢？


. Y- N( m3 x8 D* n8 T: B9 o
4 {6 y$ E! [7 S1 x( o首先我们要将数据划分为两个区间，已排序区间和未排序区间。




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我们从未排序区间取出数据和已排序区间的数据进行比较，如果小于已排序区间的数据，那我们就交换数据。
( j- v7 c. o/ T2 ^# F7 ^! M1 V



7 A: c- a. b/ v$ g
如果交换到已排序区间数据不在大于插入的数据，然后将元素插入进去。

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  T9 z1 v" R6 u9 y

最后我们看一下总的插入排序动画和代码实现。
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2 \# j( X- O3 F5 ~! p8 Y3 l

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- R9 H. u: A5 d3 |/ n7 z插入排序的性能
* a9 b7 g. |% _  |  _
我们通过上边的对插入排序的拆分讲解和动画以及代码实现，想必面试官让你手写一个插入排序可以轻轻松松写出。但是我们掌握的插入排序知识还往往不够，我们在实际项目中，还要考虑插入排序的性能怎么样？因为才能更好的选择适当排序应用到项目中去。

) E4 }# P* c* s# ^6 l6 r" T4.1 插入排序的稳定性
, Q" `1 o; a5 O3 Z# A; n4 V
再插入排序中，如果存在重复数据的话，前边的元素再插入的过程永远在第二个重复数据的前边，所以插入排序后的重复数据前后顺序不变，所以插入排序是稳定排序算法。
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+ r, l! J+ W4 b+ |( x" D9 p! I4.2 插入排序的空间消耗

我们可以发现，插入排序的移动方式，需要消耗常量级的额外内存空间存储，也就是代码中的 temp，所以时间复杂度为 O(1),我们上边讲到，空间复杂度为O(1)的是原地排序算法。
& h) B* V& {/ V1 F# S% i
0 M5 j, H! B: X  A4.3 插入排序的时间效率
: S- D9 U) m* V9 m$ j
插入排序的最好情况就是不需要搬移任何数据，从头到尾寻找插入数据，每次只比较一次即可，即一组有序数据，所以最好时间复杂度为O(n)。

如果一组数据正好是倒序输出，那么每次都需要比较移动所有数据，每次移动时 n，n 个数据时间复杂度为O(n2)。
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- o5 o/ p. o) U+ G对于插入排序的平均时间复杂度，每次插入都要移动数据，插入 n 次，所以平均时间复杂度为 O(n2)。

$ J' j1 n- E# y) P5
5 c. p  i# z0 N' D1 I
7 h6 ^- V1 u5 x; j5 B, d% C小结

: s/ Y5 s% J( N我们学完了今天的插入排序之后，我们回到最初的面试官问题上。插入排序和冒泡排序哪个更好呢？
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我们现在元素移动次数上进行分析，如果一组无序的数据通过冒泡排序排好序之后，它的交换次数是这种数据的逆序度；对于插入排序来说也是一样的，移动次数上都是原本数据的逆序度。
5 m1 ?% c1 J4 L3 O, M) C
元素的移动次数是相同的，那我们接下来看看元素的交换次数。从代码上分析可以明显看出，冒泡排序的一次交换需要三行代码，而插入排序的交换却需要一行，所以总的交换次数冒泡排序大于插入排序。
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有小伙伴会问，这两行的差别有那么大吗？移动一次，我们可以不计较，如果数据很多，想想下，两者的效率差别很轻易的就比较出来了。
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虽然冒泡排序的时间复杂度和插入排序的时间复杂度是相同的，但是我们实际使用中还是优先选择插入排序。
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对于插入排序还是可以优化的，对了，没错，就是希尔排序，我们在这不多分开写，后期会继续更新。
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