希尔排序（Shell Sort），是由Donald Shell在1959年提出的一种排序算法。它是插入排序的一种高效改进版，通过引入“增量”概念，将原本的线性查找转换为分段查找，从而显著提升了排序效率。本文将深入探讨希尔排序的原理、步骤及其实现代码。点赞加关注谢谢😜
希尔排序的基本原理 源代码在文章最后
希尔排序的核心在于它使用了不同的增量序列来分组元素，然后再对各组进行插入排序。初始时，增量较大，使得元素之间的距离远大于1，这样就可以对相隔较远的元素进行排序，之后逐步减小增量，直到最后增量为1，此时算法退化为普通的插入排序。
算法步骤
1. 选择增量：首先选择一个增量序列t1, t2, ..., tk，其中ti > tj, tk = 1。
2. 分组并排序：按照增量ti，将所有元素分为ti个子序列，对每个子序列进行插入排序。
3. 减小增量：重复步骤2，但每次使用增量序列中的下一个值，直至增量为1。
4. 最终排序：当增量为1时，执行一次插入排序，完成整个排序过程。
C语言代码实现
下面是一个使用希尔排序对整型数组进行排序的C语言代码示例：
#include <stdio.h>
void shellSort(int arr[], int n) {
int gap, i, j, temp;
// 动态生成增量序列
for (gap = n / 2; gap > 0; gap /= 2) {
// 对每一个子序列进行插入排序
for (i = gap; i < n; i++) {
temp = arr[i];
j = i;
// 插入排序
while (j >= gap && arr[j - gap] > temp) {
arr[j] = arr[j - gap];
j -= gap;
}
arr[j] = temp;
}
}
}
int main() {
int arr[] = {64, 34, 25, 12, 22, 11, 90};
int n = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
printf("Original array:\n");
for (int i = 0; i < n; i++) {
printf("%d ", arr[i]);
}
printf("\n");
shellSort(arr, n);
printf("Sorted array:\n");
for (int i = 0; i < n; i++) {
printf("%d ", arr[i]);
}
printf("\n");
return 0;
}
总结
希尔排序通过引入增量序列，巧妙地提升了插入排序的效率。虽然其最坏情况下的时间复杂度仍为O(n^2)，但在实践中，通过合理选择增量序列，希尔排序通常能展现出接近O(n log n)的平均性能，使其成为处理大量数据时的一个实用选项。