视频+图文+动画 详解插入排序(轻松易理解系列)

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一、视频讲解插入排序

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二、插入排序的思想

• 把n个待排序的元素看成是一个有序表和一个无序表
• 第一轮排序时，有序表中只含一个元素，无序表中包含n-1个元素
• 排序过程中，每次从无序表中取出第一个元素，去和有序表中的每个元素进行比较
• 找到适合自己的位置并插入，使自己成为有序表

三、插入排序的动画演示及思路分析

动画演示：

橙色的数字：有序表中的数字
粉色的数字：每轮无序表的第一个数
绿色的数字：有序表中需与无序表粉色数字进行比较的数

思路分析：以7,3,22,15,8为例

为了便于理解代码，在这里我们需用两个变量：

• insertValue：每轮排序中无序表中的第一个数字即待插入的数
• insertIndex：从此数组下标开始，为insertValue找合适的位置 【下标需要大于等于0的条件要遵守】

第一次排序：拿出无序表中的第1个元素3，与有序表的元素7进行比较

原始数组：7,3,22,15,8

• 3<7,所以arr[0]=7需要向后移一位，即arr[1]=7
• 此时3找到合适的位置【即下标为0的位置】，进行插入。

排序结果： 3,7,22,15,8

第二次排序：拿出无序表中的第1个元素22，与有序表的元素3,7进行比较

原始数组：3,7,22,15,8

• 22>7,所以22不需要移动，
• 此时22所在的位置就是其合适的位置【即下标为2的位置】。

排序结果： 3,7,22,15,8

第三次排序：拿出无序表中的第1个元素15，与有序表的元素3,7,22进行比较

原始数组：3,7,22,15,8

• 15<22,所以arr[2]=22需要向后移一位，即arr[3]=22
• 而15>7，所以此时15找到合适的位置【即下标为2的位置】，进行插入。

排序结果： 3,7,15,22,8

第四次排序：拿出无序表中的第1个元素8，与有序表的元素3,7,15,22进行比较

原始数组：3,7,15,22,8

• 8<22,所以arr[3]=22需要向后移一位，即arr[4]=22
• 8<15,所以arr[2]=15需要向后移一位，即arr[3]=15
• 而8>7，所以此时8找到合适的位置【即下标为2的位置】，进行插入。

排序结果： 3,7,15,22,8

四、插入排序的代码+代码优化+代码详解

代码--————多个while循环分别控制排序：

package Sort;

import java.util.Arrays;

public class InsertSort {

	public static void main(String[] args) {
		int arr[] = { 7, 3, 22, 15, 8 };
		int insertValue = 0; //（无序表的第一个值）待插入的值
		int insertIndex = 0; //从这里开始查找待插入值的下标

		 //第一次排序
		insertValue = 3;
		insertIndex = 1-1;
		while (insertIndex >= 0 && insertValue < arr[insertIndex]) {
			arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex]; //将7后移一个位置,arr[1]=7
			insertIndex--;
		}
		 //退出while循环，待插入的数的下标确定
		arr[insertIndex + 1] = insertValue;
		System.out.println("第一次排序的结果为："+Arrays.toString(arr));
		
		 //第二次排序
				insertValue = 22;
				insertIndex = 2-1;
				while (insertIndex >= 0 && insertValue < arr[insertIndex]) {
					arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex];
					insertIndex--;
				}
				 //退出while循环，待插入的数的下标确定
				arr[insertIndex + 1] = insertValue;
				System.out.println("第二次排序的结果为："+Arrays.toString(arr));
				
				 //第三次排序
				insertValue = 15;
				insertIndex = 3-1;
				while (insertIndex >= 0 && insertValue < arr[insertIndex]) {
					arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex]; //将22后移一个位置,arr[3]=22
					insertIndex--;
				}
				 //退出while循环，待插入的数的下标确定
				arr[insertIndex + 1] = insertValue;
				System.out.println("第三次排序的结果为："+Arrays.toString(arr));
				
				 //第四次排序
				insertValue = 8;
				insertIndex = 4-1;
				while (insertIndex >= 0 && insertValue < arr[insertIndex]) {
					//将22后移一个位置即arr[4]=22;15也后移一个位置即arr[3]=15
					arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex]; 
					insertIndex--;
				}
				 //退出while循环，待插入的数的下标确定
				arr[insertIndex + 1] = insertValue;
				System.out.println("第四次排序的结果为："+Arrays.toString(arr));

	}

}

结果：

优化代码--————for循环嵌套while循环控制排序：

优化分析：

根据下表红色数据部分，我们可以看出：

• 可以用一个for循环嵌套在while循环外，控制1-4的变化

代码：

package Sort;

import java.util.Arrays;

public class InsertSort {

	public static void main(String[] args) {
		int arr[] = { 7, 3, 22, 15, 8 };
		int insertValue = 0; //（无序表的第一个值）待插入的值
		int insertIndex = 0; //从这里开始查找待插入值的下标
		for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
			insertValue = arr[i];
			insertIndex = i - 1;
			while (insertIndex >= 0 && insertValue < arr[insertIndex]) {
				arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex]; 
				insertIndex--;
			}
			 //退出while循环，待插入的数的下标确定
			if (insertIndex + 1 != i) {//如果insertIndex + 1 != i说明此数在正确位置上不用交换
				arr[insertIndex + 1] = insertValue;
			}
			System.out.println("第" + i + "次排序的结果为：" + Arrays.toString(arr));
		}
	}

}

结果：

代码详解（优化版本）:以7,3,22,15,8为例

第一次排序时:

• i=1,1<arr.length=5
• insertValue=arr[i]=arr[1]=3,
• insertIndex=i-1=1-1=0
• insertIndex=0且insertValue=3<arr[insertIndex]=7
  满足while循环的条件while (insertIndex >= 0 && insertValue < arr[insertIndex])进入while循环

while (insertIndex >= 0 && insertValue < arr[insertIndex]) {
				arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex]; 
				insertIndex--;
			}

• arr[insertIndex+1]=arr[insertIndex]即将原来arr[1]=3换为现在的arr[1]=7

  7,3,22,15,8 -->7,3,22,15,8 --> 3,7,22,15,8

• insertIndex--后InsertIndex=-1
  不满足while循环条件，退出while循环，待插入数：3的位置找到即arr[0]=3

• 因为此时insertIndex=-1，满足if (insertIndex + 1 != i)进入if分支语句

if (insertIndex + 1 != i) {//如果insertIndex + 1 != i说明此数在正确位置上不用交换
				arr[insertIndex + 1] = insertValue;
			}

• 所以arr[insertIndex+1]=insertValue 即arr[0]=3

• 输出第一次排序的结果：3,7,22,15,8 --> 3,7,22,15,8

第二次排序时:

• i=2,2<arr.length=5
• insertValue=arr[i]=arr[2]=22,
• insertIndex=i-1=2-1=1
• insertIndex=1但insertValue=22>arr[insertIndex]=7
  不满足while循环的条件while (insertIndex >= 0 && insertValue < arr[insertIndex])不进入while循环

while (insertIndex >= 0 && insertValue < arr[insertIndex]) {
				arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex]; 
				insertIndex--;
			}

3,7,22,15,8 --> 3,7,22,15,8

• 因为此时insertIndex=1，不满足if (insertIndex + 1 != i)不进入if分支语句

if (insertIndex + 1 != i) {//如果insertIndex + 1 != i说明此数在正确位置上不用交换
				arr[insertIndex + 1] = insertValue;
			}

• 所以本次排序不发生交换

• 输出第二次排序的结果：3,7,22,15,8 --> 3,7,22,15,8

第三次排序时:

• i=3,3<arr.length=5
• insertValue=arr[i]=arr[1]=3,
• insertIndex=i-1=3-1=2
• insertIndex=2且insertValue=15<arr[insertIndex]=22
  满足while循环的条件while (insertIndex >= 0 && insertValue < arr[insertIndex])进入while循环

while (insertIndex >= 0 && insertValue < arr[insertIndex]) {
				arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex]; 
				insertIndex--;
			}

• arr[insertIndex+1]=arr[insertIndex]即将原来arr[3]=15换为现在的arr[3]=22

  3,7,22,15,8 --> 3,7,22,15,8 --> 3,7,22,22,8

• insertIndex--后InsertIndex=1但insertValue=15>arr[insertIndex]=arr[1]=7

  3,7,22,22,8 --> 3,7,22,22,8

  不满足while循环条件，退出while循环，待插入数：15的位置找到即arr[2]=15

• 因为此时insertIndex=1，满足if (insertIndex + 1 != i)进入if分支语句

if (insertIndex + 1 != i) {//如果insertIndex + 1 != i说明此数在正确位置上不用交换
				arr[insertIndex + 1] = insertValue;
			}

3,7,22,22,8 --> 3,7,15,22,8

• 所以arr[insertIndex+1]=insertValue 即arr[2]=15

• 输出第三次排序的结果：3,7,15,22,8

第四次排序时:

• i=4,4<arr.length=5
• insertValue=arr[i]=arr[4]=8,
• insertIndex=i-1=4-1=3
• insertIndex=3且insertValue=8<arr[insertIndex]=15
  满足while循环的条件while (insertIndex >= 0 && insertValue < arr[insertIndex])进入while循环

while (insertIndex >= 0 && insertValue < arr[insertIndex]) {
				arr[insertIndex + 1] = arr[insertIndex]; 
				insertIndex--;
			}

• arr[insertIndex+1]=arr[insertIndex]即将原来arr[3]=22换为现在的arr[4]=22

  3,7,15,22,8 --> 3,7,15,22,8 --> 3,7,15,22,22

• insertIndex--后InsertIndex=2且insertValue=8<arr[insertIndex]=arr[2]=15
  满足while循环条件，进入while循环，

• arr[insertIndex+1]=arr[insertIndex]即将原来arr[3]=22换为现在的arr[3]=15

  3,7,15,22,22 --> 3,7,15,22,22 --> 3,7,15,15,22

• insertIndex--后InsertIndex=1但insertValue=8>arr[insertIndex]=arr[1]=7
  不满足while循环条件，退出while循环，待插入数：8的位置找到即arr[2]=8

• 因为此时insertIndex=1，满足if (insertIndex + 1 != i)进入if分支语句

if (insertIndex + 1 != i) {//如果insertIndex + 1 != i说明此数在正确位置上不用交换
				arr[insertIndex + 1] = insertValue;
			}

3,7,15,15,22 --> 3,7,8,15,22

• 所以arr[insertIndex+1]=insertValue 即arr[2]=8

• 输出第四次排序的结果：3,7,8,15,22

到此插入排序就讲解完了~~

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