头歌数据结构第八章排序

### 关于《头歌》教材中第八章排序的相关内容

#### 排序的概念与分类
排序是指按照特定规则重新排列一组记录的过程。根据操作对象的不同，可以分为内部排序和外部排序[^2]。

#### 内部排序方法概述
内部排序是在内存中完成的排序方式，常见的内部排序算法包括但不限于：

- **插入排序**
- 直接插入排序：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。
- 折半插入排序：利用二分查找来减少比较次数，提高效率。
- 希尔排序：作为改进版的插入排序，采用跳跃间隔的方式逐步缩小增量直至变为1，从而实现更高效的排序效果[^3]。

- **交换排序**
- 冒泡排序：相邻元素两两比较，较大者下沉；重复此过程直到整个数组有序。
- 快速排序：选取基准值进行分割，使得左侧均小于等于基准值右侧大于等于基准值，再递归处理子区间[^5]。

- **选择排序**
- 简单选择排序：从未排序部分选出最小/最大元素放到当前无序区间的起始位置。
- 堆排序：借助完全二叉树特性维护一个最大/最小堆结构，不断取出根节点元素构成有序序列。

- **归并排序**
将待排序列分成若干个小规模子列表分别独立排序后再合并成整体有序的结果集[^4]。

#### 外部排序简介
当数据量过大无法一次性加载至内存时，则需要用到外部排序技术。其核心在于如何有效地管理磁盘I/O以及合理规划缓存机制以优化性能表现。例如多路平衡归并与败者树等都是有效的策略之一。

#### 练习题示例
针对上述提到的各种排序算法，《头歌》教材提供了丰富的练习题目帮助读者巩固所学知识点。比如有关直接插入排序的具体实现细节探讨、快速排序过程中可能出现的问题分析等等。

def insertion_sort(arr):
    for i in range(1, len(arr)):
        key = arr[i]
        j = i - 1
        while j >= 0 and key < arr[j]:
            arr[j + 1] = arr[j]
            j -= 1
        arr[j + 1] = key