解析

在大多数情况下，插入排序算法是之前所指出的JAVA数据结构和算法-简单排序之冒泡排序和 JAVA数据结构和算法-简单排序之选择排序 算法中最好和效率最高的一种。虽然插入排序算法仍然需要O（n的平方）的时间，但是在一般情况下，它要比冒泡排序快一倍，比选择排序还要快一点。尽管它比冒泡排序算法和选择排序算法都更麻烦一些，但它也并不很复杂。它经常被用在较复杂的排序算法的最后阶段，例如快速排序。

用插入排序为棒球队员排序

开始插入排序之前，把棒球队员按随机顺序排成一行。（他们可能着急想打球，但是现在显然没有时间让他们去打）。从排序过程的中间开始，他可以更好地理解插入排序，这时队列已经排好了一半。

局部有序

此时，在队伍的中间有一个座位标记的队员（可以把一件红色运动衫扔到这个队员前面）。在这个座位标记的队员左边的所有队员已经是有序的了。这意味着这一部分人之间是按顺序排列的；每个人比他/她左边的人都高。然而这些队员在队列中最终的位置还没有确定，因为当没有被排过序的队员要插入到他们中间的时候啊，他们的位置还要发生变动。

注意，局部有序在冒泡排序和选择中是不会出现的。在这两个算法中，一组数据项在某个时刻是完全有序的；在插入排序中，一组数据仅仅是局部有序的。

被标记的队员

作为标记的队员，称为“被标记”的队员，他和他右边所有的队员都是未排过序的。如图3.11a所示。

/**
 * Created by Bruce on 2020/8/12
 * 插入排序
 **/
public class InsertSort_08 {

    private long[] a;
    private int nElems;

    public InsertSort_08(int maxSize) {
        this.a = new long[maxSize];
        this.nElems = 0;
    }

    public void insert(long insertValue){
        if(nElems == a.length){
            return;
        }
        a[nElems] = insertValue;
        nElems++;
    }

    public void display(){
        for(int i = 0 ; i < nElems; i++){
            System.out.print(a[i] + " ");
        }
        System.out.println(" ");
    }

    public void insertionSort(){
        if(nElems <= 1){
            return;
        }
        for(int out = 1; out < nElems; out++){
            long temp = a[out];
            int in = out;
            while (in > 0 && a[in - 1] >= temp){
                a[in] = a[in - 1];
                in--;
            }
            a[in] = temp;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        InsertSort_08 arr = new InsertSort_08(100);
        arr.insert(77);
        arr.insert(99);
        arr.insert(44);
        arr.insert(55);
        arr.insert(22);
        arr.insert(88);
        arr.insert(11);
        arr.insert(00);
        arr.insert(66);
        arr.insert(33);

        arr.display();

        arr.insertionSort();
        arr.display();
    }

}

运行结果：

77 99 44 55 22 88 11 0 66 33

0 11 22 33 44 55 66 77 88 99

释义

在外层的for循环中，out变量从1开始，向右移动。它标记了未排序部分的最左端的数据。而在内层的while循环中，in变量从out变量开始，向左移动，直到temp变量小于in所指的数组数据项，或者它已经不能再往左移动为止。while循环的每一趟都向右移动了一个已排序的数据项。

以下是程序活动图：

插入排序中的不变性

在每趟结束时，在讲temp位置的项目插入后，比outer变量下标号小的数据项都是局部有序的。

插入排序的效率

这个算法需要多少次比较和复制呢？在第一趟排序中，它最多比较一次，第二趟最多比较两次，依次类推，最后一趟最多，比较N-1次。因此1+2+3+...+N-1=N*(N-1)/2

然而，因为在每一趟排序发现插入点之前，平均只有全体数据项的一半真的进行了比较，我们除以2得到N*(N-1)/4。