好了,为了能够真正弄明白希尔排序的算法,我们还是老办法——模拟计算机在执行算法时的步骤,还研究算法到底是如何进行排序的。

    希尔排序算法代码如下。

    1. /* 对顺序表L作希尔排序 */
    2. void ShellSort(SqList *L){
    3. int i, j;
    4. int increment = L->length;
    5. do{
    6. /* 增量序列 */
    7. increment = increment / 3 + 1;
    8. for (i = increment + 1; i <= L->length; i++){
    9. if (L->r[i] < L->r[i - increment]){
    10. /* 需将L->r[i]插入有序增量子表 */
    11. /* 暂存在L->r[0] */
    12. L->r[0] = L->r[i];
    13. for (j = i - increment; j > 0 && L->r[0] < L->r[j]; j -= increment)
    14. /* 记录后移,查找插入位置 */
    15. L->r[j + increment] = L->r[j];
    16. /* 插入 */
    17. L->r[j + increment] = L->r[0];
    18. }
    19. }
    20. }
    21. while (increment > 1);
    22. }
    1. 程序开始运行,此时我们传入的SqList参数的值为length=9,r[10]={0,9,1,5,8,3,7,4,6,2}。这就是我们需要等待排序的序列,如图9-6-4所示。

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    1. 第4行,变量increment就是那个“增量”,我们初始值让它等于待排序的记录数。
    2. 第5~19行是一个do循环,它提终止条件是increment不大于1时,其实也就是增量为1时就停止循环了。
    3. 第7行,这一句很关键,但也是难以理解的地方,我们后面还要谈到它,先放一放。这里执行完成后,increment=9/3+1=4。
    4. 第8~17行是一个for循环,i从4+1=5开始到9结束。
    5. 第10行,判断L.r[i]与L.r[i-incre-ment]大小,L.r[5]=3小于L.r[i-increment]=L.r[1]=9,满足条件,第12行,将L.r[5]=3暂存入L.r[0]。第13~14行的循环只是为了将L.r[1]=9的值赋给L.r[5],由于循环的增量是j=increment,其实它就循环了一次,此时j=-3。第15行,再将L.r[0]=3赋值给L.r[j+increment]=L.r[-3+4]=L.r[1]=3。如图9-6-5所示,事实上,这一段代码就干了一件事,就是将第5位的3和第1位的9交换了位置。

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    1. 循环继续,i=6,L.r[6]=7>L.r[i-increment]=L.r[2]=1,因此不交换两者数据。如图9-6-6所示。

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    1. 循环继续,i=7,L.r[7]=4<L.r[i-incre-ment]=L.r[3]=5,交换两者数据。如图9-6-7所示。

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    1. 循环继续,i=8,L.r[8]=6<L.r[i-incre-ment]=L.r[4]=8,交换两者数据。如图9-6-8所示。

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    1. 循环继续,i=9,L.r[9]=2<L.r[i-incre-ment]=L.r[5]=9,交换两者数据。注意,第13~14行是循环,此时还要继续比较L.r[5]与L.r[1]的大小,因为2<3,所以还要交换L.r[5]与L.r[1]的数据,如图9-6-9所示。

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    最终第一轮循环后,数组的排序结果为图9-6-10所示。细心的同学会发现,我们的数字1、2等小数字已经在前两位,而8、9等大数字已经在后两位,也就是说,通过这样的排序,我们已经让整个序列基本有序了。

    这其实就是希尔排序的精华所在,它将关键字较小的记录,不是一步一步地往前挪动,而是跳跃式地往前移,从而使得每次完成一轮循环后,整个序列就朝着有序坚实地迈进一步。
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    1. 我们继续,在完成一轮do循环后,此时由于increment=4>1因此我们需要继续do循环。第7行得到increment=4/3+1=2。第8~17行for循环,i从2+1=3开始到9结束。当i=3、4时,不用交换,当i=5时,需要交换数据,如图9-6-11所示。

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    1. 此后,i=6、7、8、9均不用交换,如图9-6-12所示。

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    1. 再次完成一轮do循环,increment=2>1,再次do循环,第7行得到increment=2/3+1=1,此时这就是最后一轮do循环了。尽管第8~17行for循环,i从 1+1=2开始到9结束,但由于当前序列已经基本有序,可交换数据的情况大为减少,效率其实很高。如图9-6-13所示,图中箭头连线为需要交换的关键字。

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    最终完成排序过程,如图9-6-14所示。
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