【软考】希尔排序算法分析

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> 

void shellSort(int data[], int n){
    // 划分的数组，例如8个数则为[4, 2, 1]
    int *delta;
    int k;
    // i控制delta的轮次
    int i;
    // 临时变量，换值
    int temp;
    int dk;
    int j;

    k = n;
    delta = (int *)malloc(sizeof(int)*(n/2));
    i = 0;
    do{
        // 不断除以2
        k = k / 2;
        delta[i] = k;
        printf("%d ", delta[i]);
        i++;
    }while(k > 1);
    printf("\n");
    
    i = 0;
    dk = delta[i];
    while(dk > 0){
        for(k = delta[i]; k < n; ++k){
            // data[k-dk]是靠前的数，data[k]是靠后的数
            if(data[k] < data[k-dk]){
                // 用临时变量temp暂存小的数
                temp = data[k];
                // 
                for(j = k - dk; j >= 0 && temp < data[j]; j -= dk){
                    data[j+dk] = data[j];
                }
                data[j+dk] = temp;
            }
            // 打印
            printf("排序后的数组: ");
            for (int a = 0; a < n; a++) {
                printf("%d ", data[a]);
            }
            printf("\n");
        }
        ++i;
        dk = delta[i];
    }
}



int main(int argc, char const *argv[]){
    int data[10] = {48, 37, 64, 96, 75, 12, 26, 48, 54, 3};
    // 数组长度
    int n = sizeof(data) / sizeof(data[0]);

    shellSort(data, n);
    // 打印
    printf("排序后的数组: ");
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", data[i]);
    }

    return 0;
}

2. 运行截图

在这里插入图片描述

3. 运行解析

1.从main方法开始
2.待排序数组为： {48, 37, 64, 96, 75, 12, 26, 48, 54, 03}
3.数组长度：int n = sizeof(data) / sizeof(data[0]) = 10/1=10
4.执行shellSort(data, n)
5.k=n=10, i=0
6.delta[0]=10/2=5
7.delta[1]=5/2=2
8.delta[2]=2/2=1
9.dk=delta[i]=delta[0]=5
10.此时dk>0成立，进入while循环

11.k=delta[0]=5
12.k<n即5<10成立，进入第一个for循环
13.data[k]=data[5]=12
14.data[k-dk]=data[5-5]即data[0]=48
15.data[k]<data[k-dk]即12<48成立，进入if语句
16.temp=data[k]即temp=data[5]=12
17.j=k-dk=5-5=0
18.j>=0成立
19.data[j]即data[0]=48
20.temp<data[j]即12<48成立，进入第二个for循环
21.data[j+dk]=data[j]即data[j+dk]=data[1]，j+dk=5，即data[5]=48
22.j=j-dk=0-5=-5
23.j>=0即-5>=0不成立，跳出第二个for循环
24.data[j+dk]=temp即data[-5+5]=data[0]=12
25.此时data[0]=12，data[5]=48，数组为：{12, 37, 64, 96, 75, 48, 26, 48, 54, 03}
26.k=k+1=5+1=6

27.k<n即6<10成立，接着第一个for循环
28.data[k]=data[6]=26
29.data[k-dk]=data[6-5]即data[1]=37
30.data[k]<data[k-dk]即26<37成立，进入if语句
31.temp=data[k]即temp=data[6]=26
32.j=k-dk=6-5=1
33.j>=0成立
34.data[j]=data[1]=37
35.temp<data[j]即26<37成立，进入第二个for循环
36.data[j+dk]=data[j]即data[j+dk]=data[1]，j+dk=6，即data[6]=37
37.j=j-dk=1-5=-4
38.j>=0即-4>=0不成立，跳出第二个for循环
39.data[j+dk]=temp即data[-4+5]=data[1]=26
40.此时data[1]=26，data[6]=37，数组为：{12, 26, 64, 96, 75, 48, 37, 48, 54, 03}
41.k=k+1=6+1=7

42.k<n即7<10成立，接着第一个for循环
43.data[k]=data[7]=48
44.data[k-dk]=data[7-5]即data[2]=64
45.data[k]<data[k-dk]即48<64成立，进入if语句
46.temp=data[k]即temp=data[7]=48
47.j=k-dk=7-5=2
48.j>=0成立
49.data[j]=data[2]=64
50.temp<data[j]即48<64成立，进入第二个for循环
51.data[j+dk]=data[j]即data[j]=data[2]，j+dk=7，即data[7]=48
52.j=j-dk=2-5=-3
53.j>=0即-3>=0不成立，跳出第二个for循环
54.data[j+dk]=temp即data[-3+5]=data[2]=48
55.此时data[2]=48，data[7]=64，数组为：{12, 26, 48, 96, 75, 48, 37, 64, 54, 03}
56.k=k+1=7+1=8

57.k<n即8<10成立，接着第一个for循环
58.data[k]=data[8]=54
59.data[k-dk]=data[8-5]=data[3]=96
60.data[k]<data[k-dk]即54<96成立，进入if语句
61.temp=data[k]即temp=data[8]=54
62.j=k-dk=8-5=3
63.j>=0成立
64.data[j]=data[3]=96
65.temp<data[j]即54<96成立，进入第二个for循环
66.data[j+dk]=data[j]即data[j+dk]=data[3]，j+dk=8,即data[8]=96
67.j=j-dk=3-5=-2
68.j>=0即-2>=0不成立，跳出第二个for循环
69.data[j+dk]=temp即data[-2+5]=data[3]=54
70.此时data[3]=54，data[8]=96，数组为：{12, 26, 48, 54, 75, 48, 37, 64, 96, 03}
71.k=k+1=8+1=9

72.k<n即9<10成立，接着第一个for循环
73.data[k]=data[9]=3
74.data[k-dk]=data[9-5]=data[4]=75
75.data[k]<data[k-dk]即3<75成立，进入if语句
76.temp=data[k]即temp=data[9]=3
77.j=k-dk=9-5=4
78.j>=0成立
79.data[j]=data[4]=75
80.temp<data[j]即3<75成立，进入第二个for循环
81.data[j+dk]=data[j]即data[j+dk]=data[4]，j+dk=9，即data[9]=75
82.j=j-dk=4-5=-1
83.j>=0即-1>=0不成立，跳出第二个for循环
84.data[j+dk]=temp即data[-1+5]=data[4]=3
85.此时data[4]=3，data[9]=75，数组为：{12, 26, 48, 54, 03, 48, 37, 64, 96, 75}
86.k=k+1=9+1=10

87.k<n即10<10不成立，跳出第一个for循环
88.i++, i=0+1=1
89.dk=delta[i]=delta[1]=2
90.dk>0成立，接着while循环
91.k=delta[1]=2

92.k<n即2<10成立，进入第一个for循环
93.data[k]=data[2]=48
94.data[k-dk]=data[2-2]即data[0]=12
95.data[k]<data[k-dk]即48<12不成立，不进入if语句
96.k=k+1=2+1=3

97.k<n即3<10成立，进入第一个for循环
98.data[k]=data[3]=54
99.data[k-dk]=data[3-2]=data[1]=26
100.data[k]<data[k-dk]即54<26不成立，不进入if语句
101.k=k+1=3+1=4

102.k<n即4<10成立，进入第一个for循环
103.data[k]=data[4]=3
104.data[k-dk]=data[4-2]=data[2]=48
105.data[k]<data[k-dk]即3<48成立，进入if语句
106.temp=data[k]=data[4]=3
107.j=k-dk=4-2=2
108.j>=0成立
109.data[j]=data[2]=48
110.temp<data[j]即3<48成立，进入第二个for循环
111.data[j+dk]=data[j]=data[2]，j+dk=4，即data[4]=48
112.j=j-dk=2-2=0
113.j>=0成立
114.data[j]=data[0]=12
115.temp<data[j]即3<12成立，接着第二个for循环
116.data[j+dk]=data[j]=data[0]，j+dk=2，即data[2]=12
117.j=j-dk=0-2=-2
118.j>=0即-2>=0不成立，跳出第二个for循环
119.data[j+dk]=temp即data[-2+2]=data[0]=3
120.此时data[4]=48，data[2]=12，data[0]=3，数组为：{03, 26, 12, 54, 48, 48, 37, 64, 96, 75}
121.k=k+1=4+1=5

122.k<n即5<10成立，接着第一个for循环
123.data[k]=data[5]=48
124.data[k-dk]=data[5-2]=data[3]=54
125.data[k]<data[k-dk]即48<54成立，进入if语句
126.temp=data[k]=data[5]=48
127.j=k-dk=5-2=3
128.j>=0成立
129.data[j]=data[3]=54
130.temp<data[j]即48<54成立，进入第二个for循环
131.data[j+dk]=data[j]即data[j]=data[3]，j+dk=5，即data[5]=54
132.j=j-dk=3-2=1
133.j>=0成立
134.data[j]=data[1]=26
135.temp<data[j]即48<26不成立，跳出第二个for循环
136.data[j+dk]=temp即data[1+2]=data[3]=48
137.此时data[5]=54，data[3]=48，数组为：{03, 26, 12, 48, 48, 54, 37, 64, 96, 75}
138.k=k+1=5+1=6

122.k<n即6<10成立，接着第一个for循环
123.data[k]=data[6]=37
124.data[k-dk]=data[6-2]=data[4]=48
125.data[k]<data[k-dk]即37<48成立，进入if语句
126.temp=data[k]=data[6]=37
127.j=k-dk=6-2=4
128.j>=0成立
129.data[j]=data[4]=48
130.temp<data[j]即37<48成立，进入第二个for循环
131.data[j+dk]=data[j]=data[4]，j+dk=6，即data[6]=48
132.j=j-dk=4-2=2
133.j>=0成立
134.data[j]=data[2]=12
135.temp<data[j]即37<12不成立，跳出第二个for循环
136.data[j+dk]=temp即data[2+2]=data[4]=37
137.此时data[6]=48，data[4]=37，数组为：{03, 26, 12, 54, 37, 48, 48, 64, 96, 75}
138.k=k+1=6+1=7

139.k<n即7<10成立，接着第一个for循环
140.data[k]=data[7]=64
141.data[k-dk]=data[7-2]=data[5]=48
142.data[k]<data[k-dk]即64<48不成立，不进入if语句
143.k=k+1=7+1=8

144.k<n即8<10成立，接着第一个for循环
145.data[k]=data[8]=96
146.data[k-dk]=data[8-2]=data[6]=48
147.data[k]<data[k-dk]即96<48不成立，不进入if语句
148.k=k+1=8+1=9

149.k<n即9<10成立，接着第一个for循环
150.data[k]=data[9]=75
151.data[k-dk]=data[9-2]=data[7]=64
152.data[k]<data[k-dk]即75<64不成立，不进入if语句
153.k=k+1=9+1=10

154.k<n即10<10不成立，跳出第一个for循环
155.i=i+1=1+1=2
156.dk=delta[2]=1
157.k=delta[i]=delta[2]=1

158.k<n即1<10成立，接着第一个for循环
159.data[k]=data[1]=26
160.data[k-dk]=data[1-1]=data[0]=3
161.data[k]<data[k-dk]即26<3不成立，不进入if语句
162.k=k+1=2

163.k<n即2<10成立，接着第一个for循环
164.data[k]=data[2]=12
165.data[k-dk]=data[1]=26
166.data[k]<data[k-dk]即12<26成立，进入if语句
167.temp=data[k]=data[2]=12
168.j=k-dk=2-1=1
169.j>=0成立
170.data[j]=data[1]=26
171.temp<data[j]即12<26成立，进入第二个for循环
172.data[j+dk]=data[j]即data[j+dk]=data[1]，j+dk=2，即data[2]=26


173.j=j-dk=1-1=0
174.j>=0成立
175.data[j]=data[0]=3
176.temp<data[j]即12<3不成立，跳出第二个for循环
178.data[j+dk]=temp即data[0+1]=data[1]=12
179.此时data[2]=26，data[1]=12，data[0]=3，数组为：{03, 12, 26, 54, 48, 48, 37, 64, 96, 75}
180.k=k+1=3

181.k<n即3<10成立，接着第一个for循环
182.data[k]=data[3]=54
183.data[k-dk]=data[3-1]=data[2]=26
184.data[k]<data[k-dk]即54<26不成立，不进入if语句
185.k=k+1=4

182.k<n即4<10成立，接着第一个for循环
183.data[k]=data[4]=48
184.data[k-dk]=data[4-1]=data[3]=54
185.data[k]<data[k-dk]即48<54成立，进入if语句
186.temp=data[k]=data[4]=48
187.j=k-dk=4-1=3
188.j>=0成立
189.data[j]=data[3]=54
190.temp<data[j]即48<54成立，进入第二个for循环
191.data[j+dk]=data[j]即data[j]=data[3]，j+dk=4，即data[4]=54
192.j=j-dk=3-1=2
193.j>=0成立
194.data[j]=data[2]=26
195.temp<data[j]即48<26不成立，跳出第二个for循环
196.data[j+dk]=temp即data[2+1]=data[3]=48
197.此时data[4]=54，data[3]=48，数组为：{03, 12, 26, 48, 54, 48, 37, 64, 96, 75}
198.k=k+1=4+1=5

199.k<n即5<10成立，接着第一个for循环
200.data[k]=data[5]=48
201.data[k-dk]=data[5-1]=data[4]=54
202.data[k]<data[k-dk]即48<54成立，进入if语句
203.temp=data[k]=data[5]=48
204.j=k-dk=5-1=4
205.j>=0成立
206.data[j]=data[4]=54
207.temp<data[j]即48<54成立，进入第二个for循环
208.data[j+dk]=data[j]即data[j]=data[4]，j+dk=5，即data[5]=54
209.j=j-dk=4-1=3
210.j>=0成立
211.data[j]=data[3]=48
212.temp<data[j]即48<48不成立，跳出第二个for循环
213.data[j+dk]=temp即data[3+1]=data[4]=48
214.此时data[5]=54，data[4]=48，数组为{03, 12, 26, 48, 48, 54, 37, 64, 96, 75}

......