排序算法（一）直接插入排序

直接插入排序 （Insertion Sort）

介绍：

插入排序（Insertion Sort）的算法描述是一种简单直观的排序算法。它的工作原理是通过构建有序序列，对于未排序数据，在已排序序列中从后向前扫描，找到相应位置并插入。插入排序在实现上，通常采用in-place排序（即只需用到O(1)的额外空间的排序），因而在从后向前扫描过程中，需要反复把已排序元素逐步向后挪位，为最新元素提供插入空间。

直接插入排序代码实现（java）

/**
*插入排序
*@paramarr
*@return
*/
private static int[] insertSort(int[] arr) {
if (arr == null || arr.length < 2) {
//判断数组是否为空或长度小于2，返回
return arr;
}
for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
for (int j = i; j > 0; j--) {

if (arr[j] < arr[j - 1]) {
// 如果后者大于前者则互换
int temp = arr[j];
arr[j] = arr[j - 1];
arr[j - 1] = temp;
} else {
// 接下来是无用功
break;
}
}
}
return arr;
}

步骤：

从第一个元素开始，该元素可以认为已经被排序

取出下一个元素，在已经排序的元素序列中从后向前扫描

如果该元素（已排序）大于新元素，将该元素移到下一位置

重复步骤3，直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置

将新元素插入到该位置中

重复步骤2

插入排序过程动画:

性能分析：

时间复杂度：

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。

空间复杂度

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 。

算法稳定性

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。