概要

-IDE：Pycharm
-Python版本：python3.x
-演算法分類：內部排序->插入類排序->直接插入排序

演算法思想

直接插入排序是一種最基本的插入排序方法，其基本操作是將第$i$個記錄插到前面$i-1$個記錄中。然後將大於自身的記錄從後往前依次向後移一位.
例如：將第$i$個記錄的關鍵字$K_i$順次與前面的$K_{i-1},K_{i-2},...,K_1$進行比較，將所有大於$K_i$的記錄依次向後移動一位。直到遇到小於$K_i$的記錄，假設此記錄為$K_j（j<i）$，依次向後移了之後位置$i$必定為空。此時將$K_i$，放入$K_j（j<i）$的位置。
為提高效率，輔設一監視哨（可以自己設定建議使用r[0]）,監視哨作用有兩個，一是備份待插入記錄，二是防止越界。

演算法分析

從空間角度來看，它只需要一個輔助空間。從時間角度來看，耗費時間主要是比較和移動元素。
對於一趟迴圈來說：
-最好情況順序：$r[i].key>r[i-1].key$，while迴圈只執行一次，且不移動記錄。
-最壞情況逆序：$r[i].key<r[1].key$，while迴圈中關鍵字比較次數和一從次數為$i-1$
對於整個迴圈來說：
-最好情況下比較總次數達到了$n-1$次，移動記錄的次數也達到最小值$2(n-1)$次。
-最壞情況下比較總次數到到了$(n+2)(n-1)/2$次，移動記錄的次數也達到了$(n+4)(n-1)/2$次。

演算法要點

-使用使用監視哨r[0]臨時儲存待插入記錄。
-從後往前尋找插入位置。
-查詢與移動同一迴圈完成。

穩定性與時間複雜度

Python程式碼清單

# !/usr/bin/python3
#  _*_ coding:utf-8 _*_
#  直接插入排序
import sys  # 匯入sys，使用argv接收外部引數。
import time  # 匯入time 用time() 進行記時。
import random  # 匯入隨機數包生存隨機數


def SSS(number,maxNumber):  # 演算法，number是傳入生成的個數,maxNumber代表生成的最大數

    # 生成隨機數
    timeStart = time.time()
    listA = [0]  # 0位 監視哨
    for i in range(number):
        listA.append(random.randint(0, maxNumber))  # 新增生成的值。

    timeEnd = time.time()
    timeIs = timeEnd-timeStart
    print('生成%d個數的時間是%f' % (number, timeIs))
    #print(listA[1:])
    ####################################################

    # 進行排序
    timeStart = time.time()
    for aim in range(2, number+1):  # 迴圈遍歷列表,因為設定了監視哨所以生成的位數多了一位，這裡遍歷自然+1
        index = aim  # 用來做索引
        listA[0] = listA[aim]  # 設定監視哨的值。
        while(listA[index-1] > listA[0]):  # 迴圈查詢監視哨之前的那個值不大於監視哨。
            listA[index] = listA[index-1]  # 向後挪一位。
            index = index-1  # 索引向前一位。
        listA[index] = listA[0]  #符合條件，進行插入。

    timeEnd = time.time()
    timeIs = timeEnd-timeStart
    print('排序%d個數的時間是%f' % (number, timeIs))
    print(listA[1:])


if __name__ == '__main__':

    helpInfo = '''
        This program is for Straight Select Sorting.
        How to use it! Follow the example!

        python Straight_Select_Sorting.py 10 100

        The 10 representative will generate ten numbers.
        100 representative the max-number you make.

    '''

    command = sys.argv[0:]  # 從鍵盤獲取輸入資訊。
    lenght = len(command)  # 計算資訊長度

    if lenght != 3 or 'help' in command:  # 第一判斷，對長度是否合法與是否有幫助文字進行判斷。
        print(helpInfo)
    else:
        try:
            number = int(command[1])  # 第二次判斷，對輸入資料進行int轉化，即判斷是否為int
            maxNumber = int(command[2])
        except ValueError:
            print(helpInfo)
            sys.exit(1)  # 若不是int，則退出程式
        SSS(number, maxNumber)  # 呼叫方法，生成序列並排序。
 

總結

學時容易寫時難。學得時候我們學得是理論，而寫的時候則完全不一樣。你需要知道每一步是如何變化的。把一個整體要全部分解為原子，這需要不斷的練習。

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