add chapter_sorting by dart (#366)

* add chapter_sorting by dart

* fixed style of dart and bug mentioned before

* alter min value of dart

* Update radix_sort.dart

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Co-authored-by: Yudong Jin <krahets@163.com>

codes/c/chapter_sorting/bubble_sort.c

@@ -9,13 +9,10 @@
 /* 冒泡排序 */
 void bubbleSort(int nums[], int size) {
     // 外循环：待排序元素数量为 n-1, n-2, ..., 1
-    for (int i = 0; i < size - 1; i++)
-    {
+    for (int i = 0; i < size - 1; i++) {
         // 内循环：冒泡操作
-        for (int j = 0; j < size - 1 - i; j++)
-        {
-            if (nums[j] > nums[j + 1])
-            {
+        for (int j = 0; j < size - 1 - i; j++) {
+            if (nums[j] > nums[j + 1]) {
                 int temp = nums[j];
                 nums[j] = nums[j + 1];
                 nums[j + 1] = temp;
@@ -27,14 +24,11 @@ void bubbleSort(int nums[], int size) {
 /* 冒泡排序（标志优化）*/
 void bubbleSortWithFlag(int nums[], int size) {
     // 外循环：待排序元素数量为 n-1, n-2, ..., 1
-    for (int i = 0; i < size - 1; i++)
-    {
+    for (int i = 0; i < size - 1; i++) {
         bool flag = false;
         // 内循环：冒泡操作
-        for (int j = 0; j < size - 1 - i; j++)
-        {
-            if (nums[j] > nums[j + 1])
-            {
+        for (int j = 0; j < size - 1 - i; j++) {
+            if (nums[j] > nums[j + 1]) {
                 int temp = nums[j];
                 nums[j] = nums[j + 1];
                 nums[j + 1] = temp;
@@ -46,22 +40,20 @@ void bubbleSortWithFlag(int nums[], int size) {
     }
 }
 
-
 /* Driver Code */
 int main() {
     int nums[6] = {4, 1, 3, 1, 5, 2};
     printf("冒泡排序后: ");
     bubbleSort(nums, 6);
-    for (int i = 0; i < 6; i++)
-    {
+    for (int i = 0; i < 6; i++) {
         printf("%d ", nums[i]);
     }
 
+    int nums1[6] = {4, 1, 3, 1, 5, 2};
     printf("\n优化版冒泡排序后: ");
-    bubbleSortWithFlag(nums, 6);
-    for (int i = 0; i < 6; i++)
-    {
-        printf("%d ", nums[i]);
+    bubbleSortWithFlag(nums1, 6);
+    for (int i = 0; i < 6; i++) {
+        printf("%d ", nums1[i]);
     }
     printf("\n");
 

codes/csharp/chapter_sorting/bubble_sort.cs

@@ -62,6 +62,6 @@ public class bubble_sort
 
         int[] nums1 = { 4, 1, 3, 1, 5, 2 };
         bubbleSortWithFlag(nums1);
-        Console.WriteLine("冒泡排序完成后 nums1 = " + string.Join(",", nums));
+        Console.WriteLine("冒泡排序完成后 nums1 = " + string.Join(",", nums1));
     }
 }

codes/dart/chapter_sorting/bubble_sort.dart

@@ -0,0 +1,51 @@
+/**
+ * File: bubble_sort.dart
+ * Created Time: 2023-02-14
+ * Author: what-is-me (whatisme@outlook.jp)
+ */
+
+/* 冒泡排序 */
+void bubbleSort(List<int> nums) {
+  // 外循环：待排序元素数量为 n-1, n-2, ..., 1
+  for (int i = nums.length - 1; i > 0; i--) {
+    // 内循环：冒泡操作
+    for (int j = 0; j < i; j++) {
+      if (nums[j] > nums[j + 1]) {
+        // 交换 nums[j] 与 nums[j + 1]
+        int tmp = nums[j];
+        nums[j] = nums[j + 1];
+        nums[j + 1] = tmp;
+      }
+    }
+  }
+}
+
+/* 冒泡排序（标志优化）*/
+void bubbleSortWithFlag(List<int> nums) {
+  // 外循环：待排序元素数量为 n-1, n-2, ..., 1
+  for (int i = nums.length - 1; i > 0; i--) {
+    bool flag = false; // 初始化标志位
+    // 内循环：冒泡操作
+    for (int j = 0; j < i; j++) {
+      if (nums[j] > nums[j + 1]) {
+        // 交换 nums[j] 与 nums[j + 1]
+        int tmp = nums[j];
+        nums[j] = nums[j + 1];
+        nums[j + 1] = tmp;
+        flag = true; // 记录交换元素
+      }
+    }
+    if (!flag) break; // 此轮冒泡未交换任何元素，直接跳出
+  }
+}
+
+/* Driver Code */
+void main() {
+  List<int> nums = [4, 1, 3, 1, 5, 2];
+  bubbleSort(nums);
+  print("冒泡排序完成后 nums = $nums");
+
+  List<int> nums1 = [4, 1, 3, 1, 5, 2];
+  bubbleSortWithFlag(nums1);
+  print("冒泡排序完成后 nums1 = $nums1");
+}

codes/dart/chapter_sorting/insertion_sort.dart

@@ -0,0 +1,26 @@
+/**
+ * File: insertion_sort.dart
+ * Created Time: 2023-02-14
+ * Author: what-is-me (whatisme@outlook.jp)
+ */
+
+/* 插入排序 */
+void insertionSort(List<int> nums) {
+  // 外循环：base = nums[1], nums[2], ..., nums[n-1]
+  for (int i = 1; i < nums.length; i++) {
+    int base = nums[i], j = i - 1;
+    // 内循环：将 base 插入到左边的正确位置
+    while (j >= 0 && nums[j] > base) {
+      nums[j + 1] = nums[j]; // 1. 将 nums[j] 向右移动一位
+      j--;
+    }
+    nums[j + 1] = base; // 2. 将 base 赋值到正确位置
+  }
+}
+
+/* Driver Code */
+void main() {
+  List<int> nums = [4, 1, 3, 1, 5, 2];
+  insertionSort(nums);
+  print("插入排序完成后 nums = $nums");
+}

codes/dart/chapter_sorting/merge_sort.dart

@@ -0,0 +1,51 @@
+/**
+ * File: merge_sort.dart
+ * Created Time: 2023-02-14
+ * Author: what-is-me (whatisme@outlook.jp)
+ */
+
+/* 合并左子数组和右子数组 */
+// 左子数组区间 [left, mid]
+// 右子数组区间 [mid + 1, right]
+void merge(List<int> nums, int left, int mid, int right) {
+  // 初始化辅助数组
+  List<int> tmp = nums.sublist(left, right + 1);
+  // 左子数组的起始索引和结束索引
+  int leftStart = left - left, leftEnd = mid - left;
+  // 右子数组的起始索引和结束索引
+  int rightStart = mid + 1 - left, rightEnd = right - left;
+  // i, j 分别指向左子数组、右子数组的首元素
+  int i = leftStart, j = rightStart;
+  // 通过覆盖原数组 nums 来合并左子数组和右子数组
+  for (int k = left; k <= right; k++) {
+    // 若“左子数组已全部合并完”，则选取右子数组元素，并且 j++
+    if (i > leftEnd)
+      nums[k] = tmp[j++];
+    // 否则，若“右子数组已全部合并完”或“左子数组元素 <= 右子数组元素”，则选取左子数组元素，并且 i++
+    else if (j > rightEnd || tmp[i] <= tmp[j])
+      nums[k] = tmp[i++];
+    // 否则，若“左右子数组都未全部合并完”且“左子数组元素 > 右子数组元素”，则选取右子数组元素，并且 j++
+    else
+      nums[k] = tmp[j++];
+  }
+}
+
+/* 归并排序 */
+void mergeSort(List<int> nums, int left, int right) {
+  // 终止条件
+  if (left >= right) return; // 当子数组长度为 1 时终止递归
+  // 划分阶段
+  int mid = (left + right) ~/ 2; // 计算中点
+  mergeSort(nums, left, mid); // 递归左子数组
+  mergeSort(nums, mid + 1, right); // 递归右子数组
+  // 合并阶段
+  merge(nums, left, mid, right);
+}
+
+/* Driver Code */
+void main() {
+  /* 归并排序 */
+  List<int> nums = [7, 3, 2, 6, 0, 1, 5, 4];
+  mergeSort(nums, 0, nums.length - 1);
+  print("归并排序完成后 nums = $nums");
+}

codes/dart/chapter_sorting/quick_sort.dart

@@ -0,0 +1,147 @@
+/**
+ * File: quick_sort.dart
+ * Created Time: 2023-02-14
+ * Author: what-is-me (whatisme@outlook.jp)
+ */
+
+/* 快速排序类 */
+class QuickSort {
+  /* 元素交换 */
+  static void _swap(List<int> nums, int i, int j) {
+    int tmp = nums[i];
+    nums[i] = nums[j];
+    nums[j] = tmp;
+  }
+
+  /* 哨兵划分 */
+  static int _partition(List<int> nums, int left, int right) {
+    // 以 nums[left] 作为基准数
+    int i = left, j = right;
+    while (i < j) {
+      while (i < j && nums[j] >= nums[left]) j--; // 从右向左找首个小于基准数的元素
+      while (i < j && nums[i] <= nums[left]) i++; // 从左向右找首个大于基准数的元素
+      _swap(nums, i, j); // 交换这两个元素
+    }
+    _swap(nums, i, left); // 将基准数交换至两子数组的分界线
+    return i; // 返回基准数的索引
+  }
+
+  /* 快速排序 */
+  static void quickSort(List<int> nums, int left, int right) {
+    // 子数组长度为 1 时终止递归
+    if (left >= right) return;
+    // 哨兵划分
+    int pivot = _partition(nums, left, right);
+    // 递归左子数组、右子数组
+    quickSort(nums, left, pivot - 1);
+    quickSort(nums, pivot + 1, right);
+  }
+}
+
+/* 快速排序类（中位基准数优化） */
+class QuickSortMedian {
+  /* 元素交换 */
+  static void _swap(List<int> nums, int i, int j) {
+    int tmp = nums[i];
+    nums[i] = nums[j];
+    nums[j] = tmp;
+  }
+
+  /* 选取三个元素的中位数 */
+  static int _medianThree(List<int> nums, int left, int mid, int right) {
+    // 使用了异或操作来简化代码
+    // 异或规则为 0 ^ 0 = 1 ^ 1 = 0, 0 ^ 1 = 1 ^ 0 = 1
+    if ((nums[left] < nums[mid]) ^ (nums[left] < nums[right]))
+      return left;
+    else if ((nums[mid] < nums[left]) ^ (nums[mid] < nums[right]))
+      return mid;
+    else
+      return right;
+  }
+
+  /* 哨兵划分（三数取中值） */
+  static int _partition(List<int> nums, int left, int right) {
+    // 选取三个候选元素的中位数
+    int med = _medianThree(nums, left, (left + right) ~/ 2, right);
+    // 将中位数交换至数组最左端
+    _swap(nums, left, med);
+    // 以 nums[left] 作为基准数
+    int i = left, j = right;
+    while (i < j) {
+      while (i < j && nums[j] >= nums[left]) j--; // 从右向左找首个小于基准数的元素
+      while (i < j && nums[i] <= nums[left]) i++; // 从左向右找首个大于基准数的元素
+      _swap(nums, i, j); // 交换这两个元素
+    }
+    _swap(nums, i, left); // 将基准数交换至两子数组的分界线
+    return i; // 返回基准数的索引
+  }
+
+  /* 快速排序 */
+  static void quickSort(List<int> nums, int left, int right) {
+    // 子数组长度为 1 时终止递归
+    if (left >= right) return;
+    // 哨兵划分
+    int pivot = _partition(nums, left, right);
+    // 递归左子数组、右子数组
+    quickSort(nums, left, pivot - 1);
+    quickSort(nums, pivot + 1, right);
+  }
+}
+
+/* 快速排序类（尾递归优化） */
+class QuickSortTailCall {
+  /* 元素交换 */
+  static void _swap(List<int> nums, int i, int j) {
+    int tmp = nums[i];
+    nums[i] = nums[j];
+    nums[j] = tmp;
+  }
+
+  /* 哨兵划分 */
+  static int _partition(List<int> nums, int left, int right) {
+    // 以 nums[left] 作为基准数
+    int i = left, j = right;
+    while (i < j) {
+      while (i < j && nums[j] >= nums[left]) j--; // 从右向左找首个小于基准数的元素
+      while (i < j && nums[i] <= nums[left]) i++; // 从左向右找首个大于基准数的元素
+      _swap(nums, i, j); // 交换这两个元素
+    }
+    _swap(nums, i, left); // 将基准数交换至两子数组的分界线
+    return i; // 返回基准数的索引
+  }
+
+  /* 快速排序（尾递归优化） */
+  static void quickSort(List<int> nums, int left, int right) {
+    // 子数组长度为 1 时终止
+    while (left < right) {
+      // 哨兵划分操作
+      int pivot = _partition(nums, left, right);
+      // 对两个子数组中较短的那个执行快排
+      if (pivot - left < right - pivot) {
+        quickSort(nums, left, pivot - 1); // 递归排序左子数组
+        left = pivot + 1; // 剩余待排序区间为 [pivot + 1, right]
+      } else {
+        quickSort(nums, pivot + 1, right); // 递归排序右子数组
+        right = pivot - 1; // 剩余待排序区间为 [left, pivot - 1]
+      }
+    }
+  }
+}
+
+/* Driver Code */
+void main() {
+  /* 快速排序 */
+  List<int> nums = [2, 4, 1, 0, 3, 5];
+  QuickSort.quickSort(nums, 0, nums.length - 1);
+  print("快速排序完成后 nums = $nums");
+
+  /* 快速排序（中位基准数优化） */
+  List<int> nums1 = [2, 4, 1, 0, 3, 5];
+  QuickSortMedian.quickSort(nums1, 0, nums1.length - 1);
+  print("快速排序（中位基准数优化）完成后 nums1 = $nums1");
+
+  /* 快速排序（尾递归优化） */
+  List<int> nums2 = [2, 4, 1, 0, 3, 5];
+  QuickSortTailCall.quickSort(nums2, 0, nums2.length - 1);
+  print("快速排序（尾递归优化）完成后 nums2 = $nums2");
+}

codes/dart/chapter_sorting/radix_sort.dart

@@ -0,0 +1,61 @@
+/**
+ * File: radix_sort.dart
+ * Created Time: 2023-02-14
+ * Author: what-is-me (whatisme@outlook.jp)
+ */
+
+/* 获取元素 num 的第 k 位，其中 exp = 10^(k-1) */
+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） */
+void countSort(List<int> nums, int exp) {
+  // 十进制的各位数字范围为 0~9 ，因此需要长度为 10 的桶
+  List<int> bucket = List<int>.filled(10, 0);
+  int n = nums.length;
+  // 借助桶来统计 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
+    bucket[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++) {
+    bucket[i] += bucket[i - 1];
+  }
+  // 倒序遍历，根据桶内统计结果，将各元素填入暂存数组 tmp
+  List<int> tmp = List<int>.filled(n, 0);
+  for (int i = n - 1; i >= 0; i--) {
+    int d = digit(nums[i], exp);
+    int j = bucket[d] - 1; // 获取 d 在数组中的索引 j
+    tmp[j] = nums[i]; // 将当前元素填入索引 j
+    bucket[d]--; // 将 d 的数量减 1
+  }
+  // 将 tmp 复制到 nums
+  for (int i = 0; i < n; i++) nums[i] = tmp[i];
+}
+
+/* 基数排序 */
+void radixSort(List<int> nums) {
+  // 获取数组的最大元素，用于判断最大位数
+  // dart 中 int 的长度是 64 位的
+  int ma = -1 << 63; 
+  for (int num in nums) if (num > ma) ma = num;
+  // 按照从低位到高位的顺序遍历
+  for (int exp = 1; ma >= exp; 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
+    // k = 3 -> exp = 100
+    // 即 exp = 10^(k-1)
+    countSort(nums, exp);
+}
+
+/* Driver Code */
+void main() {
+  /* 基数排序 */
+  List<int> nums = [23, 12, 3, 4, 788, 192];
+  radixSort(nums);
+  print("基数排序完成后 nums = $nums");
+}

codes/java/chapter_sorting/bubble_sort.java

@@ -51,6 +51,6 @@ public class bubble_sort {
 
         int[] nums1 = { 4, 1, 3, 1, 5, 2 };
         bubbleSortWithFlag(nums1);
-        System.out.println("冒泡排序完成后 nums1 = " + Arrays.toString(nums));
+        System.out.println("冒泡排序完成后 nums1 = " + Arrays.toString(nums1));
     }
 }