diff --git a/codes/csharp/chapter_graph/graph_bfs.cs b/codes/csharp/chapter_graph/graph_bfs.cs index 98578a069..f2894ea94 100644 --- a/codes/csharp/chapter_graph/graph_bfs.cs +++ b/codes/csharp/chapter_graph/graph_bfs.cs @@ -7,62 +7,61 @@ using hello_algo.include; using NUnit.Framework; -namespace hello_algo.chapter_graph +namespace hello_algo.chapter_graph; + +public class graph_bfs { - public class graph_bfs + /* 广度优先遍历 BFS */ + // 使用邻接表来表示图，以便获取指定顶点的所有邻接顶点 + public static List graphBFS(GraphAdjList graph, Vertex startVet) { - /* 广度优先遍历 BFS */ - // 使用邻接表来表示图，以便获取指定顶点的所有邻接顶点 - public static List graphBFS(GraphAdjList graph, Vertex startVet) + // 顶点遍历序列 + List res = new List(); + // 哈希表，用于记录已被访问过的顶点 + HashSet visited = new HashSet() { startVet }; + // 队列用于实现 BFS + Queue que = new Queue(); + que.Enqueue(startVet); + // 以顶点 vet 为起点，循环直至访问完所有顶点 + while (que.Count > 0) { - // 顶点遍历序列 - List res = new List(); - // 哈希表，用于记录已被访问过的顶点 - HashSet visited = new HashSet() { startVet }; - // 队列用于实现 BFS - Queue que = new Queue(); - que.Enqueue(startVet); - // 以顶点 vet 为起点，循环直至访问完所有顶点 - while (que.Count > 0) + Vertex vet = que.Dequeue(); // 队首顶点出队 + res.Add(vet); // 记录访问顶点 + foreach (Vertex adjVet in graph.adjList[vet]) { - Vertex vet = que.Dequeue(); // 队首顶点出队 - res.Add(vet); // 记录访问顶点 - foreach (Vertex adjVet in graph.adjList[vet]) + if (visited.Contains(adjVet)) { - if (visited.Contains(adjVet)) - { - continue; // 跳过已被访问过的顶点 - } - que.Enqueue(adjVet); // 只入队未访问的顶点 - visited.Add(adjVet); // 标记该顶点已被访问 + continue; // 跳过已被访问过的顶点 } + que.Enqueue(adjVet); // 只入队未访问的顶点 + visited.Add(adjVet); // 标记该顶点已被访问 } - - // 返回顶点遍历序列 - return res; } - [Test] - public void Test() + // 返回顶点遍历序列 + return res; + } + + [Test] + public void Test() + { + /* 初始化无向图 */ + Vertex[] v = Vertex.valsToVets(new int[10] { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 }); + Vertex[][] edges = new Vertex[12][] { - /* 初始化无向图 */ - Vertex[] v = Vertex.valsToVets(new int[10] { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 }); - Vertex[][] edges = new Vertex[12][] - { - new Vertex[2] { v[0], v[1] }, new Vertex[2] { v[0], v[3] }, new Vertex[2] { v[1], v[2] }, - new Vertex[2] { v[1], v[4] }, new Vertex[2] { v[2], v[5] }, new Vertex[2] { v[3], v[4] }, - new Vertex[2] { v[3], v[6] }, new Vertex[2] { v[4], v[5] }, new Vertex[2] { v[4], v[7] }, - new Vertex[2] { v[5], v[8] }, new Vertex[2] { v[6], v[7] }, new Vertex[2] { v[7], v[8] } - }; + new Vertex[2] { v[0], v[1] }, new Vertex[2] { v[0], v[3] }, new Vertex[2] { v[1], v[2] }, + new Vertex[2] { v[1], v[4] }, new Vertex[2] { v[2], v[5] }, new Vertex[2] { v[3], v[4] }, + new Vertex[2] { v[3], v[6] }, new Vertex[2] { v[4], v[5] }, new Vertex[2] { v[4], v[7] }, + new Vertex[2] { v[5], v[8] }, new Vertex[2] { v[6], v[7] }, new Vertex[2] { v[7], v[8] } + }; - GraphAdjList graph = new GraphAdjList(edges); - Console.WriteLine("\n初始化后，图为"); - graph.print(); + GraphAdjList graph = new GraphAdjList(edges); + Console.WriteLine("\n初始化后，图为"); + graph.print(); - /* 广度优先遍历 BFS */ - List res = graphBFS(graph, v[0]); - Console.WriteLine("\n广度优先遍历（BFS）顶点序列为"); - Console.WriteLine(string.Join(" ", Vertex.vetsToVals(res))); - } + /* 广度优先遍历 BFS */ + List res = graphBFS(graph, v[0]); + Console.WriteLine("\n广度优先遍历（BFS）顶点序列为"); + Console.WriteLine(string.Join(" ", Vertex.vetsToVals(res))); } -} +} \ No newline at end of file diff --git a/codes/csharp/chapter_graph/graph_dfs.cs b/codes/csharp/chapter_graph/graph_dfs.cs index d0e1fc342..deb4e4f5e 100644 --- a/codes/csharp/chapter_graph/graph_dfs.cs +++ b/codes/csharp/chapter_graph/graph_dfs.cs @@ -7,58 +7,57 @@ using hello_algo.include; using NUnit.Framework; -namespace hello_algo.chapter_graph +namespace hello_algo.chapter_graph; + +public class graph_dfs { - public class graph_dfs + /* 深度优先遍历 DFS 辅助函数 */ + public void dfs(GraphAdjList graph, HashSet visited, List res, Vertex vet) { - /* 深度优先遍历 DFS 辅助函数 */ - public void dfs(GraphAdjList graph, HashSet visited, List res, Vertex vet) + res.Add(vet); // 记录访问顶点 + visited.Add(vet); // 标记该顶点已被访问 + // 遍历该顶点的所有邻接顶点 + foreach (Vertex adjVet in graph.adjList[vet]) { - res.Add(vet); // 记录访问顶点 - visited.Add(vet); // 标记该顶点已被访问 - // 遍历该顶点的所有邻接顶点 - foreach (Vertex adjVet in graph.adjList[vet]) + if (visited.Contains(adjVet)) { - if (visited.Contains(adjVet)) - { - continue; // 跳过已被访问过的顶点 - } - // 递归访问邻接顶点 - dfs(graph, visited, res, adjVet); + continue; // 跳过已被访问过的顶点 } + // 递归访问邻接顶点 + dfs(graph, visited, res, adjVet); } + } - /* 深度优先遍历 DFS */ - // 使用邻接表来表示图，以便获取指定顶点的所有邻接顶点 - public List graphDFS(GraphAdjList graph, Vertex startVet) - { - // 顶点遍历序列 - List res = new List(); - // 哈希表，用于记录已被访问过的顶点 - HashSet visited = new HashSet(); - dfs(graph, visited, res, startVet); - return res; - } + /* 深度优先遍历 DFS */ + // 使用邻接表来表示图，以便获取指定顶点的所有邻接顶点 + public List graphDFS(GraphAdjList graph, Vertex startVet) + { + // 顶点遍历序列 + List res = new List(); + // 哈希表，用于记录已被访问过的顶点 + HashSet visited = new HashSet(); + dfs(graph, visited, res, startVet); + return res; + } - [Test] - public void Test() + [Test] + public void Test() + { + /* 初始化无向图 */ + Vertex[] v = Vertex.valsToVets(new int[7] { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 }); + Vertex[][] edges = new Vertex[6][] { - /* 初始化无向图 */ - Vertex[] v = Vertex.valsToVets(new int[7] { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 }); - Vertex[][] edges = new Vertex[6][] - { - new Vertex[2] { v[0], v[1] }, new Vertex[2] { v[0], v[3] }, new Vertex[2] { v[1], v[2] }, - new Vertex[2] { v[2], v[5] }, new Vertex[2] { v[4], v[5] }, new Vertex[2] { v[5], v[6] }, - }; + new Vertex[2] { v[0], v[1] }, new Vertex[2] { v[0], v[3] }, new Vertex[2] { v[1], v[2] }, + new Vertex[2] { v[2], v[5] }, new Vertex[2] { v[4], v[5] }, new Vertex[2] { v[5], v[6] }, + }; - GraphAdjList graph = new GraphAdjList(edges); - Console.WriteLine("\n初始化后，图为"); - graph.print(); + GraphAdjList graph = new GraphAdjList(edges); + Console.WriteLine("\n初始化后，图为"); + graph.print(); - /* 深度优先遍历 DFS */ - List res = graphDFS(graph, v[0]); - Console.WriteLine("\n深度优先遍历（DFS）顶点序列为"); - Console.WriteLine(string.Join(" ", Vertex.vetsToVals(res))); - } + /* 深度优先遍历 DFS */ + List res = graphDFS(graph, v[0]); + Console.WriteLine("\n深度优先遍历（DFS）顶点序列为"); + Console.WriteLine(string.Join(" ", Vertex.vetsToVals(res))); } -} +} \ No newline at end of file diff --git a/codes/csharp/chapter_sorting/bucked_sort.cs b/codes/csharp/chapter_sorting/bucked_sort.cs new file mode 100644 index 000000000..38410339d --- /dev/null +++ b/codes/csharp/chapter_sorting/bucked_sort.cs @@ -0,0 +1,56 @@ +/** + * File: bucked_sort.cs + * Created Time: 2023-04-13 + * Author: hpstory (hpstory1024@163.com) + */ + +using NUnit.Framework; + +namespace hello_algo.chapter_sorting; + +public class bucked_sort +{ + /* 桶排序 */ + public static void bucketSort(float[] nums) + { + // 初始化 k = n/2 个桶，预期向每个桶分配 2 个元素 + int k = nums.Length / 2; + List> buckets = new List>(); + for (int i = 0; i < k; i++) + { + buckets.Add(new List()); + } + // 1. 将数组元素分配到各个桶中 + foreach (float num in nums) + { + // 输入数据范围 [0, 1)，使用 num * k 映射到索引范围 [0, k-1] + int i = (int)num * k; + // 将 num 添加进桶 i + buckets[i].Add(num); + } + // 2. 对各个桶执行排序 + foreach (List bucket in buckets) + { + // 使用内置排序函数，也可以替换成其他排序算法 + bucket.Sort(); + } + // 3. 遍历桶合并结果 + int j = 0; + foreach (List bucket in buckets) + { + foreach (float num in bucket) + { + nums[j++] = num; + } + } + } + + [Test] + public void Test() + { + // 设输入数据为浮点数，范围为 [0, 1) + float[] nums = { 0.49f, 0.96f, 0.82f, 0.09f, 0.57f, 0.43f, 0.91f, 0.75f, 0.15f, 0.37f }; + bucketSort(nums); + Console.WriteLine("桶排序完成后 nums = " + string.Join(" ", nums)); + } +} \ No newline at end of file diff --git a/codes/csharp/chapter_sorting/counting_sort.cs b/codes/csharp/chapter_sorting/counting_sort.cs new file mode 100644 index 000000000..877f2279a --- /dev/null +++ b/codes/csharp/chapter_sorting/counting_sort.cs @@ -0,0 +1,92 @@ +/** + * File: bucked_sort.cs + * Created Time: 2023-04-13 + * Author: hpstory (hpstory1024@163.com) + */ + +using NUnit.Framework; + +namespace hello_algo.chapter_sorting; + +public class counting_sort +{ + /* 计数排序 */ + // 简单实现，无法用于排序对象 + public static void countingSortNaive(int[] nums) + { + // 1. 统计数组最大元素 m + int m = 0; + foreach (int num in nums) + { + m = Math.Max(m, num); + } + // 2. 统计各数字的出现次数 + // counter[num] 代表 num 的出现次数 + int[] counter = new int[m + 1]; + foreach (int num in nums) + { + counter[num]++; + } + // 3. 遍历 counter ，将各元素填入原数组 nums + int i = 0; + for (int num = 0; num < m + 1; num++) + { + for (int j = 0; j < counter[num]; j++, i++) + { + nums[i] = num; + } + } + } + + /* 计数排序 */ + // 完整实现，可排序对象，并且是稳定排序 + static void countingSort(int[] nums) + { + // 1. 统计数组最大元素 m + int m = 0; + foreach (int num in nums) + { + m = Math.Max(m, num); + } + // 2. 统计各数字的出现次数 + // counter[num] 代表 num 的出现次数 + int[] counter = new int[m + 1]; + foreach (int num in nums) + { + counter[num]++; + } + // 3. 求 counter 的前缀和，将“出现次数”转换为“尾索引” + // 即 counter[num]-1 是 num 在 res 中最后一次出现的索引 + for (int i = 0; i < m; i++) + { + counter[i + 1] += counter[i]; + } + // 4. 倒序遍历 nums ，将各元素填入结果数组 res + // 初始化数组 res 用于记录结果 + int n = nums.Length; + int[] res = new int[n]; + for (int i = n - 1; i >= 0; i--) + { + int num = nums[i]; + res[counter[num] - 1] = num; // 将 num 放置到对应索引处 + counter[num]--; // 令前缀和自减 1 ，得到下次放置 num 的索引 + } + // 使用结果数组 res 覆盖原数组 nums + for (int i = 0; i < n; i++) + { + nums[i] = res[i]; + } + } + + [Test] + public void Test() + { + int[] nums = { 1, 0, 1, 2, 0, 4, 0, 2, 2, 4 }; + countingSortNaive(nums); + Console.WriteLine("计数排序（无法排序对象）完成后 nums = " + string.Join(" ", nums)); + + int[] nums1 = { 1, 0, 1, 2, 0, 4, 0, 2, 2, 4 }; + countingSort(nums1); + Console.WriteLine("计数排序完成后 nums1 = " + string.Join(" ", nums)); + } +} \ No newline at end of file diff --git a/codes/csharp/chapter_sorting/radix_sort.cs b/codes/csharp/chapter_sorting/radix_sort.cs new file mode 100644 index 000000000..3a714bf8d --- /dev/null +++ b/codes/csharp/chapter_sorting/radix_sort.cs @@ -0,0 +1,82 @@ +/** + * File: bucked_sort.cs + * Created Time: 2023-04-13 + * Author: hpstory (hpstory1024@163.com) + */ + +using NUnit.Framework; + +namespace hello_algo.chapter_sorting; + +public class radix_sort +{ + /* 获取元素 num 的第 k 位，其中 exp = 10^(k-1) */ + static int digit(int num, int exp) + { + // 传入 exp 而非 k 可以避免在此重复执行昂贵的次方计算 + return (num / exp) % 10; + } + + /* 计数排序（根据 nums 第 k 位排序） */ + static void countingSortDigit(int[] nums, int exp) + { + // 十进制的位范围为 0~9 ，因此需要长度为 10 的桶 + int[] counter = new int[10]; + int n = nums.Length; + // 统计 0~9 各数字的出现次数 + for (int i = 0; i < n; i++) + { + int d = digit(nums[i], exp); // 获取 nums[i] 第 k 位，记为 d + counter[d]++; // 统计数字 d 的出现次数 + } + // 求前缀和，将“出现个数”转换为“数组索引” + for (int i = 1; i < 10; i++) + { + counter[i] += counter[i - 1]; + } + // 倒序遍历，根据桶内统计结果，将各元素填入 res + int[] res = new int[n]; + for (int i = n - 1; i >= 0; i--) + { + int d = digit(nums[i], exp); + int j = counter[d] - 1; // 获取 d 在数组中的索引 j + res[j] = nums[i]; // 将当前元素填入索引 j + counter[d]--; // 将 d 的数量减 1 + } + // 使用结果覆盖原数组 nums + for (int i = 0; i < n; i++) + { + nums[i] = res[i]; + } + } + + /* 基数排序 */ + static void radixSort(int[] nums) + { + // 获取数组的最大元素，用于判断最大位数 + int m = int.MinValue; + foreach (int num in nums) + { + if (num > m) m = num; + } + // 按照从低位到高位的顺序遍历 + for (int exp = 1; exp <= m; exp *= 10) + { + // 对数组元素的第 k 位执行计数排序 + // k = 1 -> exp = 1 + // k = 2 -> exp = 10 + // 即 exp = 10^(k-1) + countingSortDigit(nums, exp); + } + } + + [Test] + public void Test() + { + // 基数排序 + int[] nums = { 10546151, 35663510, 42865989, 34862445, 81883077, + 88906420, 72429244, 30524779, 82060337, 63832996 }; + radixSort(nums); + Console.WriteLine("基数排序完成后 nums = " + string.Join(" ", nums)); + } +} \ No newline at end of file