Сортировка Шелла | это... Что такое Сортировка Шелла? (original) (raw)

Сортировка Шелла (англ. Shell sort) — алгоритм сортировки, являющийся усовершенствованным вариантом сортировки вставками. Идея метода Шелла состоит в сравнении элементов, стоящих не только рядом, но и на определённом расстоянии друг от друга. Иными словами — это сортировка вставками с предварительными «грубыми» проходами. Аналогичный метод усовершенствования пузырьковой сортировки называется сортировка расчёской.

Описание

При сортировке Шелла сначала сравниваются и сортируются между собой значения, отстоящие один от другого на некотором расстоянии (о выборе значения см. ниже). После этого процедура повторяется для некоторых меньших значений , а завершается сортировка Шелла упорядочиванием элементов при d=1 (то есть обычной сортировкой вставками). Эффективность сортировки Шелла в определённых случаях обеспечивается тем, что элементы «быстрее» встают на свои места (в простых методах сортировки, например, пузырьковой, каждая перестановка двух элементов уменьшает количество инверсий в списке максимум на 1, а при сортировке Шелла это число может быть больше).

Невзирая на то, что сортировка Шелла во многих случаях медленнее, чем быстрая сортировка, она имеет ряд преимуществ:

отсутствие потребности в памяти под стек;
отсутствие деградации при неудачных наборах данных — быстрая сортировка легко деградирует до O(n²), что хуже, чем худшее гарантированное время для сортировки Шелла.

История

Сортировка Шелла была названа в честь её изобретателя — Да Шелла, который опубликовал этот алгоритм в 1959 году.

Пример

Пусть дан список A = (32, 95, 16, 82, 24, 66, 35, 19, 75, 54, 40, 43, 93, 68) и выполняется его сортировка методом Шелла, а в качестве значений выбраны 5, 3, 1 .

На первом шаге сортируются подсписки , составленные из всех элементов , различающихся на 5 позиций, то есть подсписки $A_{5,1} = (32, 66, 40)$ , $A_{5, 2} = (95, 35, 43)$ , $A_{5, 3} = (16, 19, 93)$ , $A_{5, 4} = (82, 75, 68)$ , $A_{5, 5} = (24, 54)$ .

В полученном списке на втором шаге вновь сортируются подсписки из отстоящих на 3 позиции элементов.

Процесс завершается обычной сортировкой вставками получившегося списка.

Выбор длины промежутков

Среднее время работы алгоритма зависит от длин промежутков — , на которых будут находиться сортируемые элементы исходного массива ёмкостью на каждом шаге алгоритма. Существует несколько подходов к выбору этих значений:

Примечания

↑ J. Incerpi, R. Sedgewick, «Improved Upper Bounds for Shellsort», J. Computer and System Sciences 31, 2, 1985.
↑ Marcin Ciura Best Increments for the Average Case of Shellsort

Ссылки

Д. Кнут. Искусство программирования. Том 3. Сортировка и поиск, 2-е изд. Гл. 5.2.1. ISBN 5-8459-0082-4
Анимированное представление алгоритма сортировки Шелла
Представление алгоритма сортировки Шелла в виде танца (видео)

Алгоритмы сортировки
Теория	Сложность • О-нотация • Отношение порядка • Типы сортировки: Устойчивая • Внутренняя • Внешняя
Алгоритмы	Обменные: Пузырьком • Перемешиванием • Гномья • Быстрая • Расчёской • Выбором: Выбором • Пирамидальная • Вставками: Вставками • Шелла • Деревом • Слиянием: Слиянием • Без дополнительной памяти • Без сравнений: Подсчётом • Поразрядная • Блочная • Гибридные: Introsort • Timsort • Прочее: Топологическая • Сети • Непрактичные: Bogosort • Stooge sort • Глупая • Блинная

Алгоритмы сортировки

Теория

Сложность • О-нотация • Отношение порядка • Типы сортировки: Устойчивая • Внутренняя • Внешняя

Алгоритмы

Обменные: Пузырьком • Перемешиванием • Гномья • Быстрая • Расчёской • Выбором: Выбором • Пирамидальная • Вставками: Вставками • Шелла • Деревом • Слиянием: Слиянием • Без дополнительной памяти • Без сравнений: Подсчётом • Поразрядная • Блочная • Гибридные: Introsort • Timsort • Прочее: Топологическая • Сети • Непрактичные: Bogosort • Stooge sort • Глупая • Блинная