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？
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写在前边


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。
- S$ J4 C! x) H4 e8 Z' j- c7 v
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。

' _- ^: I( g1 J* z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？

" X1 L& ~/ B6 Y( a; W思维导图


# J$ S3 W& N0 S  b

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/ U" x( G7 {/ {- D/ P如何分析一个排序算法？
9 c( b' @  B) o; V9 n( {
) h: T( w/ T6 Y) q6 h之前写的一篇很详细的文章。

3 [4 Z/ u7 y1 V. J" O9 `7 H佩奇学编程 | 复杂度分析原来这么简单
. W! w$ T0 c- i. x) V
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。

$ N0 `# g' Y  K' j1.1 时间效率
2 b8 z, o- z: e* @
: V5 g1 i, a0 ?8 A/ g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。

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。

/ y) `  Y) v% f% C4 t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。
. g/ j6 Q* g+ a1 E
1.2 空间消耗

, i8 e- u" Z  O* S$ d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。

1 n6 ]$ H5 F' B- y+ S: H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
) d, Z! ~: u# P# b
; |! b' L: U$ }8 o# ^. b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。
8 b) ^7 \/ D/ u+ N+ |5 [6 v
- a3 D) E! T% J* ~' [8 B" T2
0 `6 k+ w; e+ b' f
, B* L0 t0 ], N2 ?* u; |4 G0 v  \什么是插入排序？
, b+ ]; \6 o* ~7 G0 t# q
: c& Z7 L/ E7 U7 g. r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。
; P4 l) J! w5 E% \; Z


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如何实现插入排序？
6 k3 _2 ]- v/ i+ v4 a; K
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？

' _' x5 S) Y8 M- S
* w! {$ w/ U9 ?9 {0 k) F$ 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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2 m$ g# u( v- Y! ^3 q5 t
2 n" M9 Y6 j' T/ I' J# S

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。
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: e% T" L6 _: l& ]# T( l
9 m" s; _; S. f( k
0 Q8 D: M0 }7 y0 N6 B- y( m7 d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。



( [, G& M/ ^" D4 V# A: ]& D

最后我们看一下总的插入排序动画和代码实现。

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. p' n& G9 a. V) r; ]
4
) A/ S+ u5 Z# h* ]; w
4 ?: x1 N* s& v/ v) x' k6 L* G  O插入排序的性能

' e9 X" o$ {$ ~3 `% b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。

0 S+ X0 M# w) L1 g$ p  q4.1 插入排序的稳定性
3 X. f8 P% U  R( q3 b5 M
2 ]9 [; p, _  G9 G2 U* Q1 U% ^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。
7 l3 f2 U6 P8 t' p# z
7 P+ N% L6 T1 `. w  ^" P9 I- `$ P4.2 插入排序的空间消耗
# i9 n; w) g0 L5 d- p
; X& m3 s3 S. N" k% }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。

4.3 插入排序的时间效率
) E: U; j( B1 q/ a  V, @0 L
! y2 ]" t1 m: F9 a2 ^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)。

: O' U- Y- N/ r$ ~3 H' F2 f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)。

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)。
1 {2 v) }) }. ^' O: p0 R- L
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2 S' Z4 f% V& v8 I0 A小结

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？

' w; A6 C$ Q, K7 D, W7 }6 Y% X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。

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。

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。

( A4 A9 B. f0 ^# N/ F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。

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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