一、原理

（1）步长为4时候的插入排序

（2）步长为2的时候的插入排序

（3）步长为1的时候的插入排序

二、代码如下所示：

#ifndef __TEST_H__
#define __TEST_H__
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

bool check(int* ptr, int begin, int len);
int* CreateArray(int len);

/* 测试排序算法的宏定义
 * fun:函数指针
 * arr:数组地址
 * n  :数组元素个数
 */
#define TEST_MY(fun, arr, n) { \
	printf("Test %s: ", #fun); \
	int* ptr = (int*)malloc(n*sizeof(int)); \
	memcpy(ptr, arr, n*sizeof(int)); \
	long long begin = clock(); \
	fun(ptr, 0, n); \
	long long end = clock(); \
	if (check(ptr, 0, n)) { \
		printf(" ok "); \
	} else { \
		printf(" error "); \
	} \
	printf(" len:%d   Tim: %lld ms \r\n", n, (end - begin)*1000/ CLOCKS_PER_SEC); \
	free(ptr); \
}


/*
 * 交换两个变量值的宏定义 
 */


#endif

#include "test.h"
#include <string.h>

/* 检查数组中的数据是不是从小到大的顺序 */
bool check(int* ptr, int begin, int len)
{
	for (int i = begin; i < len - 2; i++)
	{
		if (ptr[i] > ptr[i + 1])
		{
			return false;
		}
	}
	return true;
}

/* 创建一个指定长度的乱序数组 */
int* CreateArray(int len)
{
	int* array = (int*)malloc(sizeof(int) * len);
	for (int i = 0; i < len; i++)
	{
		array[i] = rand() % 10000;
	}
	return array;
}

#include <stdio.h>
#include "test.h"


/* 插入排序 */
void insert_sort(int* arr, int begin, int len)
{
	int j, data;
	for (int i = begin + 1; i < len; i++)
	{
		j = i;
		while (j > begin && arr[j] < arr[j - 1])
		{
			data = arr[j];
			arr[j] = arr[j - 1];
			arr[j - 1] = data;
			j -= 1;                 //放在最后在减少，放在最前面会出错。
		}
	}
}


/* 无监督插入排序算法 */
void unguarded_insert_sort(int* arr, int begin, int len, int step)
{
	int data;
	int min_index = begin;
	//找到最小值
	for (int i = begin + step; i < len; i+= step)
	{
		if (arr[i] < arr[min_index])
		{
			min_index = i;
		}
	}
	//向前插入，如果直接交换，就不是插入了。
	while (min_index > begin)
	{
		data = arr[min_index];
		arr[min_index] = arr[min_index - step];
		arr[min_index - step] = data;
		min_index -= step;
	}

	//无监督向前插入排序
	for (int i = begin + 2 * step; i < len; i+= step)
	{
		int j = i;
		while (arr[j] < arr[j - step])   //最后一次循环总是不符合条件的
		{
			data = arr[j];
			arr[j] = arr[j - step];
			arr[j - step] = data;
			j -= step;
		}
	}
}


/* 希尔排序 */
void shell_sort(int* arr, int begin, int len)
{
	int k = 2, n = (len - begin), step;
	do
	{
		step = (n / k == 0 ? 1 : n / k);
		for (int i = begin; i < begin + step; i++)
		{
			unguarded_insert_sort(arr, begin, len, step);
		}
		k *= 2;              //步长每次乘以2
	} while (step !=1);      //step的步长不为1
} 


void main()
{
	int* arr = CreateArray(10000);
	//TEST_MY(selection_sort, arr, 10000);
	TEST_MY(shell_sort, arr, 10000);
	/*unguarded_insert_sort(arr, 0, 10000, 1);*/
	printf("data:%d, %d, %d, %d\r\n", arr[0], arr[1], arr[2], arr[3]);
	free(arr);
	return;
}

运行的结果如下所示：