如何在已有的程序代码中实现一个新的排序算法:希尔排序,并详细说明其时间复杂度和所需的比较次数(即趟数)?请使用C中的int类型的数组作为示例数据结构进行演示。
时间: 2024-11-05 09:28:50 浏览: 21
七种经典排序算法[代码+详细注释+性能测试]
希尔排序是一种改进的插入排序算法,它通过将待排序的元素按照一定增量分组,先对每组进行插入排序,随着增量逐渐减小直至为1,再对整个序列进行一次插入排序,这样可以减少比较次数,提高效率。
以下是使用C语言实现希尔排序的基本步骤:
```c
#include <stdio.h>
void shellSort(int arr[], int n) {
int gap; // 行距
for (gap = n / 2; gap > 0; gap /= 2) { // 设置初始步长
for (int i = gap; i < n; i++) { // 对当前行距范围内的元素进行插入排序
int temp = arr[i];
int j;
for (j = i; j >= gap && arr[j - gap] > temp; j -= gap) {
arr[j] = arr[j - gap]; // 交换元素
}
arr[j] = temp; // 将找到的位置插入temp
}
}
}
int main() {
int arr[] = {9, 7, 5, 11, 12, 2, 14, 3};
int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
printf("Original array:\n");
for (int i = 0; i < n; i++) {
printf("%d ", arr[i]);
}
shellSort(arr, n);
printf("\nSorted array using Shell Sort:\n");
for (int i = 0; i < n; i++) {
printf("%d ", arr[i]);
}
return 0;
}
```
希尔排序的时间复杂度不是固定的,最坏情况下是O(n^2),最好的情况可以达到O(n log n),平均情况下大约是O(n^(3/2))。具体的比较次数(趟数)取决于所选的增量序列,不同的增量序列会导致不同的性能。例如上述代码中,每次循环的比较次数大致是n - i + 1,所以总比较次数约为(n/2) * (n/2 + 1) + ... + (n - gap) * (n - gap + 1),这个求和公式相当复杂,通常需要计算具体增量序列的总和。
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