Python插入排序

Python插入排序

1. 算法介绍

插入排序（Insertion Sort）是一种简单直观的排序算法，它的基本思想是将一个记录插入到已经排好序的有序表中，从而得到一个新的、记录数增1的有序表。插入排序的实现过程可以分为两步：

1. 找到插入位置：遍历已排序的部分，找到合适的位置将待排序元素插入到该位置。
2. 插入元素：将待排序元素插入到已排序的部分，同时将大于待排序元素的元素都向后移动一个位置。

以下是Python插入排序的详细步骤：

2. 代码实现

下面是使用Python实现插入排序的代码：

def insertion_sort(arr):
    for i in range(1, len(arr)):
        key = arr[i]  # 当前待排序元素
        j = i - 1  # 已排序元素的最后一个索引

        # 遍历已排序的部分，找到合适的插入位置
        while j >= 0 and key < arr[j]:
            arr[j + 1] = arr[j]  # 将大于待排序元素的元素向后移动一个位置
            j -= 1

        arr[j + 1] = key  # 将待排序元素插入合适的位置

    return arr

3. 代码解析

让我们来详细解析一下上面的代码：

• insertion_sort函数接受一个列表作为参数，并返回排序后的结果。
• for循环从第二个元素开始遍历，依次将元素插入已排序的部分。
• key变量存储当前待排序的元素。
• j变量存储已排序元素的最后一个索引。
• while循环用来遍历已排序的部分，找到合适的插入位置。
• 内部的while循环会不断将大于待排序元素的元素向后移动一个位置。
• arr[j + 1] = key将待排序元素插入合适的位置，完成一次插入操作。
• 最后，返回排序后的结果。

4. 示例

让我们来看一个例子，使用上述的插入排序代码对一个列表进行排序：

arr = [5, 2, 4, 6, 1, 3]
sorted_arr = insertion_sort(arr)
print(sorted_arr)

运行以上代码，输出结果为：

[1, 2, 3, 4, 5, 6]

如上所示，插入排序算法成功地将列表 [5, 2, 4, 6, 1, 3] 排序为 [1, 2, 3, 4, 5, 6]。

5. 可视化

为了更好地理解插入排序的过程，我们可以使用可视化工具来展示排序的步骤。下面是使用Mermaid语法绘制的排序过程的旅行图（Journey）和状态图（State Diagram）。

journey
    title Insertion Sort Journey

    section Initialization
    "Input Array" --> "Unsorted Array"

    section Sorting
    "Unsorted Array" --> "Sorted Array"
    "Sorted Array" --> "Sorted Array"

    section Completion
    "Sorted Array" --> "Output Array"

stateDiagram
    [*] --> Unsorted
    Unsorted --> Sorted
    Sorted --> [*]

上面的旅行图展示了整个排序过程的流程，从初始化到排序，最后完成排序。状态图则展示了排序过程中的状态变化，从未排序到已排序。

6. 总结