常用排序算法

Question

在这里，我已经为下面的算法准备了我的解决方案，并且好奇是否有一种方法来优化它们。欢迎并感谢您的任何意见！

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;

namespace algotest
{
    class Program
    {
        static void InsertionSort(int[] arr)
        {
            for (int i = 1; i < arr.Length; ++i)
            {
                int temp = arr[i];
                bool sorted = false;

                for (int j = i - 1; j >= 0 && !sorted;)
                {
                    if (temp < arr[j])
                    {
                        arr[j + 1] = arr[j];
                        --j;
                        arr[j + 1] = temp;
                    }
                    else
                    {
                        sorted = true;
                    }
                }
            }
        }

        static void BubbleSort(int[] arr)
        {
            int temp = 0;

            for (int i = 0; i < arr.Length; ++i)
            {
                for (int j = 0; j < arr.Length - 1; ++j)
                {
                    if (arr[j] > arr[j + 1])
                    {
                        temp = arr[j + 1];
                        arr[j + 1] = arr[j];
                        arr[j] = temp;
                    }
                }
            }
        }

        static void SelectionSort(int[] arr)
        {
            int temp, min;

            for (int i = 0; i < arr.Length - 1; ++i)
            {
                min = i;

                for (int j = i + 1; j < arr.Length; ++j)
                {
                    if (arr[j] < arr[min])
                    {
                        min = j;
                    }
                }

                temp = arr[min];
                arr[min] = arr[i];
                arr[i] = temp;
            }
        }

        static void Merge(int[] arr, int left, int pivot, int right)
        {
            int[] temp = new int[25];
            int index = left;
            int leftBound = pivot - 1;
            int length = right - left + 1;

            while (left <= leftBound && pivot <= right)
            {
                if (arr[left] <= arr[pivot])
                {
                    temp[index++] = arr[left++];
                }
                else
                {
                    temp[index++] = arr[pivot++];
                }
            }

            while (left <= leftBound)
            {
                temp[index++] = arr[left++];
            }

            while (pivot <= right)
            {
                temp[index++] = arr[pivot++];
            }

            for (int i = 0; i < length; i++)
            {
                arr[right] = temp[right];
                right--;
            }
        }

        static void MergeSort(int[] arr, int left, int right)
        {
            if (right > left)
            {
                int pivot = (right + left) / 2;
                MergeSort(arr, left, pivot);
                MergeSort(arr, pivot + 1, right);
                Merge(arr, left, pivot + 1, right);
            }
        }

        static void QuickSort(int[] arr, int left, int right)
        {
            int i = left, j = right;
            int pivot = arr[(left + right) / 2];

            while (i <= j)
            {
                while (arr[i].CompareTo(pivot) < 0)
                {
                    ++i;
                }

                while (arr[j].CompareTo(pivot) > 0)
                {
                    --j;
                }

                if (i <= j)
                {
                    int temp = arr[i];
                    arr[i] = arr[j];
                    arr[j] = temp;

                    ++i;
                    --j;
                }
            }

            if (left < j)
            {
                QuickSort(arr, left, j);
            }

            if (i < right)
            {
                QuickSort(arr, i, right);
            }
        }

        static void Heapify(int[] arr, int i, int n)
        {
            try
            {
                int temp = arr[i];
                int j = 2 * i;

                while (j <= n)
                {
                    if (j < n && arr[j] < arr[j + 1])
                    {
                        j++;
                    }

                    if (temp >= arr[j])
                    {
                        break;
                    }

                    arr[j / 2] = arr[j];
                    j *= 2;
                }

                arr[j / 2] = temp;
            }
            catch (IndexOutOfRangeException err)
            {
                Console.WriteLine("Array Out of Bounds ", err);
            }
        }

        static void HeapSort(int[] arr)
        {
            for (int i = arr.Length / 2; i >= 0; --i)
            {
                Heapify(arr, i, arr.Length - 1);
            }

            for (int i = arr.Length - 2; i >= 0; --i)
            {
                int temp = arr[i + 1];
                arr[i + 1] = arr[0];
                arr[0] = temp;

                Heapify(arr, 0, i);
            }
        }

        static void CountingSort(int[] arr)
        {
            int[] count = new int[arr.Max() + 1];

            for (int i = 0; i < arr.Length; ++i)
            {
                ++count[arr[i]];
            }

            int j = 0;

            for (int i = 0; i < count.Length; ++i)
            {
                for (int k = 0; k < count[i]; ++k)
                {
                    arr[j++] = i;
                }
            }
        }

        static void RadixSort(int[] arr)
        {
            int i, j;
            int[] temp = new int[arr.Length];

            for (int shift = 31; shift > -1; --shift)
            {
                j = 0;

                for (i = 0; i < arr.Length; ++i)
                {
                    bool move = (arr[i] << shift) >= 0;

                    if (shift == 0 ? !move : move)
                    {
                        arr[i - j] = arr[i];
                    }
                    else
                    {
                        temp[j++] = arr[i];
                    }
                }

                Array.Copy(temp, 0, arr, arr.Length - j, j);
            }
        }

        static void BucketSort(int[] arr)
        {
            // bucket size key:
            // array 1-99 ; 10 buckets
            // arrat 100-199 ; 20 buckets
            // etc.
            // TODO: Implement logic to determine bucket size?

            int numOfBuckets = 10;
            List<int> result = new List<int>();
            List<int>[] buckets = new List<int>[numOfBuckets];

            for (int i = 0; i < numOfBuckets; ++i)
            {
                buckets[i] = new List<int>();
            }

            for (int i = 0; i < arr.Length; ++i)
            {
                int index = arr[i] / numOfBuckets;
                buckets[index].Add(arr[i]);
            }

            for (int i = 0; i < numOfBuckets; ++i)
            {
                int[] temp = buckets[i].ToArray();
                InsertionSort(arr);
                result.AddRange(temp);
            }

            arr = result.ToArray();
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("Please select an algorithm: ");
            Console.WriteLine("I : InsertionSort O(n^2)");
            Console.WriteLine("B : BubbleSort O(n^2)");
            Console.WriteLine("S : SelectionSort O(n^2)");
            Console.WriteLine("M : MergeSort O(nlgn)");
            Console.WriteLine("Q : QuickSort O(nlgn)");
            Console.WriteLine("H : HeapSort O(nlgn)");
            Console.WriteLine("C : CountingSort O(n)");
            Console.WriteLine("R : RadixSort O(n)");
            Console.WriteLine("U : BucketSort O(n)");

            string algorithm = Console.ReadLine().ToUpper();

            Console.WriteLine("How many elements?");

            int numOfElements = int.Parse(Console.ReadLine());
            int[] arr = new int[numOfElements];
            Random rand = new Random();

            Console.WriteLine("Generating random data...");

            for (int i = 0; i < numOfElements; ++i)
            {
                arr[i] = rand.Next(100);
            }

            switch (algorithm)
            {
                case "I":
                    InsertionSort(arr);
                    break;
                case "B":
                    BubbleSort(arr);
                    break;
                case "S":
                    SelectionSort(arr);
                    break;
                case "M":
                    MergeSort(arr, 0, arr.Length - 1);
                    break;
                case "Q":
                    QuickSort(arr, 0, arr.Length - 1);
                    break;
                case "H":
                    HeapSort(arr);
                    break;
                case "C":
                    CountingSort(arr);
                    break;
                case "R":
                    RadixSort(arr);
                    break;
                case "U":
                    BucketSort(arr);
                    break;
            }

            for (int i = 0; i < arr.Length; ++i)
            {
                Console.WriteLine(arr[i]);
            }

            Console.WriteLine("Press any key to exit.");
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

Answer 1

插入排序

您不需要标志变量sorted。而不是sorted = true，您可以简单地将break从循环中剔除。

可以避免多次标记变量，从而产生更简单、更易读的解决方案。始终以可疑的方式查看标志变量。

合并排序

int[] temp = new int[25]中的数字25看起来是任意的。为什么是25？

请注意，这可能导致整数溢出，这是合并排序实现中的一个常见缺陷：

int枢轴=(右+左)/ 2；

修复方法非常简单：

int pivot = left + (right - left) / 2;

计数排序

实现分配一个大小为arr.Max() + 1的数组作为存储。最好也考虑到arr.Min()，以避免分配超出必要的空间。

此外，如果输入包含负数，当前的实现将崩溃。这也是考虑arr.Min()的另一个原因。

Answer 2

插入排序

您似乎在反复编写不需要的移动元素，而且正如前面提到的，有一个不需要的sorted标志，因此您可以从循环中跳出，放置移动元素。

    static void InsertionSort(int[] arr)
    {
        for (int i = 1; i < arr.Length; ++i)
        {
            int temp = arr[i];
            int j = i - 1;

            while (j >= 0)
            {
                if (temp >= arr[j])   break; // found insertion point

                arr[j + 1] = arr[j];
                --j;
            }
            arr[j + 1] = temp;
        }
    }

气泡排序

通常，气泡排序指的是交换相邻元素。可以通过跟踪上一个交换来优化它。

    static void BubbleSort(int[] arr)
    {
        int endPt = arr.Length - 1;
        while (endPt > 0)
        {
            int lastSwap = 0;
            for (int j = 0; j < endPt; ++j)
            {
                if (arr[j] > arr[j+1])
                {
                    int temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j+1];
                    arr[j+1] = temp;
                    lastSwap = j;
                }
            }
            endPt = lastSwap;
        }
    }

选择排序

没有任何问题，尽管您的变量声明距离它们的使用点比前面的例程稍微远一点。

..。我以后可能会再看看。