shell脚本之数组元素排序

 内容预知

 排序的概念

 1.直接选择排序

 2.反转排序

 3.冒泡排序

 4.插入排序

 5.希尔排序

 总结

---

 排序的概念

 排序是计算机内经常进行的一种操作，其目的是将一组“无序”的记录序列调整为“有序”的记录序列。对于数组来讲，我们在起始构造时，只能赋予它所对应下标的元素。

当用数组记录或则获取一组数据时，数据并不会呈现我们想要的规律和顺序，大多数情况下都是杂乱无章的，不方便进行数据分析等需要找规律的操作，为此程序员必须掌握简单的排序算法，来达到让数组成为有序的数组来应用相对的场景。

本文一共介绍了五种排序方式：直接选择排序，反转排序，冒泡排序，插入排序和希尔排序

 1.直接选择排序

 直接选择排序(Straight Select Sorting) 也是一种简单的排序方法，它的基本思想是：第一次从array[0]~array[n-1]中选取最大值，将该最大值放在末尾。第二次从array[1]~array[n-1]中选取最大值，放在倒数第二的位置，....，第i次从array[i-1]~array[n-1]中选取最大值，放在了array[lenth-1-i]的位置上，得到一个按排序码从小到大排列的有序序列。

该方法：类似于打擂台比赛，第一轮选出最大的数值 ，成为第一（并且不参加后面的比较）

               第二轮再次选出本轮中第一的值，成为所有元素中的第二（并且往后不参与比较）

                。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

               一直进行到比到倒数第一和倒数第二的产生

 运用演示：

需求：对数组  array=（20 10 30 40 25 35 65 15），使用直接选择排序，让其元素随着元素的下标增大而升序

#!/bin/bash
 
#直接选择排序，实现升序
 
arr=(20 10 30 40 25 35 65 15)
echo "原数组的排序为"  ${arr[@]}
#获取整个数组的长度
lenth=${#arr[@]}
#定义数组中元素进行比较的轮数，轮数为数组长度减1
for ((i=1;i
do
#假设定义数组中的一个元素为最大的元素，n为它的下标
   n=0
#定义内循环变量，初始值重第二个元素开始，变量b起始值为第二个元素下标（然后一次递增变换表示后面的元素下标）
  for  ((b=1;b
  do
#进行比较元素之间的数值比较，如果下标为$b的元素大于下标为$n的元素，就把变量b赋予变量n，保证n为最大元素的下标  
     if  [ ${arr[$b]} -gt  ${arr[$n]} ];then
      n=$b
     fi
 
  done
#定义一个变量为last，last表示每一轮最后一个元素的下标
     last=$[lenth-i]
#用变量tmp获取每一轮比较后最后一个元素的值
     tmp=${arr[$last]}
#每一轮的最后一个元素获取本轮比较出的最大元素的值
     arr[$last]=${arr[$n]}
#将最后一个元素的值交换给原本为最大值的元素（方便该值参与下一轮的比较）
     arr[$n]=$tmp
done
echo "排序后的数组为" ${arr[@]}

 

 排序结果：

 2.反转排序

 反转排序的作用就是将 原本的一个数组，让它们所有的位置都倒过来，（第一个元素和最后一个元素交换位置，第二个元素和倒数第二个元素交换位置。。。。。以此内推，达到所有位置成对称交换的现象）

 运用演示：

需求：将arr=(10 20 30 40 50 60 70 80 90)进行反转排序

#!/bin/bash
#反转排序
arr=(10 20 30 40 50 60 70 80 90)
echo "原数组顺序为" ${arr[@]}
lenth=${#arr[@]}
#定义变量i为0，当作数组第一个元素的下标，i的最后的值小于二分之一的数组长度的原因：反转排序是将中间的元素当作对称中心
#将对称中心两边的元素进行交换，而lenth的二分一就为对称中心
for ((i=0;i2;i++))
do
#用变量tmp获取对成中心左边的元素值（从下标0开始遍历获取）
  tmp=${arr[$i]}
#用对称中心左边的元素来获取它对称的元素
  arr[$i]=${arr[$lenth-1-$i]}
#用对称中心右边的元素来获取tmp的元素值（即为对称中心左边的元素值），变量tmp起到了中间媒介的作用
  arr[$lenth-1-$i]=$tmp
done
echo "反转排序后的数组为" ${arr[@]}
 

 

 排序结果：

 3.冒泡排序

它重复地走访过要排序的元素列，依次比较两个相邻的元素，如果顺序（如从大到小、首字母从Z到A）错误就把他们交换过来。走访元素的工作是重复地进行，直到没有相邻元素需要交换，也就是说该元素列已经排序完成。

这个算法的名字由来是因为越小的元素会经由交换慢慢“浮”到数列的顶端（升序或降序排列），就如同碳酸饮料中的气泡最终会上浮到顶端一样，故名“冒泡排序”。

 

 运用演示：

需求：将数组arr=(100 50 30 40 22 45)进行冒泡排序，呈现一个升序数组
 

#!/bin/bash
 
#冒泡排序
arr=(100 50 30 40 22 45)
echo "排序前的数组为" ${arr[@]}
lenth=${#arr[@]}
#使用外部循环定义比较轮数，比较轮数为数组长度减，且从1开始
for ((a=1;a
do
#使用内部循环进行相邻的元素进行比较，如果左边元素大于右边，则左右互换位置，直到这一轮比较出最大的，锁定本轮最后的位置
#随着每一次比较产生每一轮最大值置后，轮数也会随之减少，缩小比较的范围
 for((b=0;b
 do         
#用变量left获取前一个元素的值
  left=${arr[$b]}
#定义相邻两个元素后一个元素的下标
  c=$[b+1]
#用变量right获取相邻两个元素中后一个元素的值
  right=${arr[$c]}
    
 #if判断语句，当相邻两个元素之间左边元素大于右边元素时，两个元素进行位置互换
 if [ $left -gt $right ];then
#用变量tmp记录备份左边元素的值
  tmp=${arr[b]} 
#将右边元素的值赋予左边元素
  arr[$b]=${arr[$c]}
#将备份好的的左边元素值赋予右边，从而实现真正的位置互换
  arr[$c]=$tmp
  fi
 done
done
 echo "排序后的数组为" ${arr[*]}

 

排序结果输出：

 

 4.插入排序

 

插入排序的工作方式像许多人排序一手扑克牌。开始时，我们的左手为空并且桌子上的牌面向下。然后，我们每次从桌子上拿走一张牌并将它插入左手中正确的位置。为了找到一张牌的正确位置，我们从右到左将它与已在手中的每张牌进行比较。拿在左手上的牌总是排序好的，原来这些牌是桌子上牌堆中顶部的牌   。

插入排序是指在待排序的元素中，假设前面n-1(其中n>=2)个数已经是排好顺序的，现将第n个数插到前面已经排好的序列中，然后找到合适自己的位置，使得插入第n个数的这个序列也是排好顺序的。按照此法对所有元素进行插入，直到整个序列排为有序的过程，称为插入排序  。

需求：运用插入排序对 arr=(10 30 40 15 25 60 12)进行升序排序

#!/bin/bash
 
 
#插入排序，实现升序
 
arr=(10 30 40 15 25 60 12)
echo "排序前的数组为:"${arr[@]}
lenth=${#arr[@]}
#定义排序的轮数，为数组长度减1,且轮数变量i从第一轮开始计数
#并且变量i也可以作为待排序元素的下标
for ((i=1;i
do
#变量b从下标0开始，默认为已经排序好的元素
   for ((b=0;b
   do
#拿已排序好的元素与未待排序的元素进行元素值比较，如果待排序中有比已排序好的元素小，则待排序元素取代已排序元素
#被取代的元素放置在待排序的元素中，等待下一轮的比较
   if [ ${arr[$i]} -lt ${arr[$b]} ];then
#用tmp变量获取已经排序好的元素值，进行备份
     tmp=${arr[$i]}
#将待排序且比较过后小于已排序元素的元素值赋予已排序元素，从而取代它的位置
     arr[$i]=${arr[$b]}
#将备份的的已排序元素值赋予取代它的元素的原位置上，等待下一轮比较
     arr[$b]=$tmp
   fi
   done
done
echo "排序后的数组为:" ${arr[@]}

排序结果：

 

 5.希尔排序

“希尔排序(Shell's Sort)是插入排序的一种又称“缩小增量排序”（Diminishing Increment Sort），是直接插入排序算法的一种更高效的改进版本。

希尔排序是把记录按下标的一定增量分组，对每组使用直接插入排序算法排序；随着增量逐渐减少，每组包含的关键词越来越多，当增量减至 1 时，整个文件恰被分成一组，算法便终止。 

运用演示：

需求： array=(10 20 15 17 22 26 28 27 11)进行分组

#!/bin/bash
 
#希尔排序，分组插入比较
 
array=(10 20 15 17 22 26 28 27 11)
echo "希尔排序前的数组" ${array[*]}
length=${#array[*]}
 
#把距离为gap的元素编为一个组，扫描所有组.
#每次循环减少,增量除于2，达到减少的效果，增量最小为1，当增量为1时，所有的序列被分为一组，进行插入排序
for ((gap=$length/2; gap>0; gap/=2))
do
 
    for ((i=gap; i<$length; i++))
    do
 
          temp=${array[$i]}
          #对距离为gap的元素组进行排序，每一轮比较拿当前轮次最后一个元素与组内其他元素比较，将数组大的往后放
          for ((j=i-gap; j>=0&&temp<${array[$j]}; j-=gap))
          do
        array[$j+$gap]=${array[$j]}
 
          done
          #和最左边较大的元素调换位置
      array[$j+$gap]=$temp
 
    done
done

 

排序结果： 

 

希尔排序对比插入排序优化的是过程，减少比较次数 和元素交换次数

 

 总结

1. 直接选择排序，从一轮开始比出本轮最大的元素，将最大的元素放入数组最后一个下标位置，并且不参与下一轮比较，依次类推直到最后一轮

2.反转排序，以数组中间下标为对称中中心（数组长度为奇数是中间值下标为对称中心，偶数假象它俩中间存在对称中心），两边对称的元素进行交换

3.冒泡排序，相邻的两个元素比较大小，大放在后面，只要相邻就比较，一直比出本轮最大

然后进行数组长度减1的轮数比较，每次两两比较交换产生最大，排在最后（对于当前元素最后的位置）

4.插入排序，像抽扑克原理一样，将以排好的和待排的进行比较，当抽中的比自己手中的小时，就替换掉放到下一轮的比较备用堆中，将未抽中的元素，每次遍历一遍，直到该数组所有的下标排满

5.希尔排序，希尔排序是把记录按下标的一定增量分组，对每组使用直接插入排序算法排序；随着增量逐渐减少，每组包含的元素越来越多，当增量减至 1 时，整个文件恰被分成一组