diff --git a/codes/c/chapter_sorting/bubble_sort.c b/codes/c/chapter_sorting/bubble_sort.c index 51bab6c64..5a21d767e 100644 --- a/codes/c/chapter_sorting/bubble_sort.c +++ b/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"); diff --git a/codes/csharp/chapter_sorting/bubble_sort.cs b/codes/csharp/chapter_sorting/bubble_sort.cs index 64fcc6702..7272564f1 100644 --- a/codes/csharp/chapter_sorting/bubble_sort.cs +++ b/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)); } } diff --git a/codes/dart/chapter_sorting/bubble_sort.dart b/codes/dart/chapter_sorting/bubble_sort.dart new file mode 100644 index 000000000..ae02dce5b --- /dev/null +++ b/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 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 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 nums = [4, 1, 3, 1, 5, 2]; + bubbleSort(nums); + print("冒泡排序完成后 nums = $nums"); + + List nums1 = [4, 1, 3, 1, 5, 2]; + bubbleSortWithFlag(nums1); + print("冒泡排序完成后 nums1 = $nums1"); +} diff --git a/codes/dart/chapter_sorting/insertion_sort.dart b/codes/dart/chapter_sorting/insertion_sort.dart new file mode 100644 index 000000000..aaa4f22d3 --- /dev/null +++ b/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 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 nums = [4, 1, 3, 1, 5, 2]; + insertionSort(nums); + print("插入排序完成后 nums = $nums"); +} diff --git a/codes/dart/chapter_sorting/merge_sort.dart b/codes/dart/chapter_sorting/merge_sort.dart new file mode 100644 index 000000000..a08ff5feb --- /dev/null +++ b/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 nums, int left, int mid, int right) { + // 初始化辅助数组 + List 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 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 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"); +} diff --git a/codes/dart/chapter_sorting/quick_sort.dart b/codes/dart/chapter_sorting/quick_sort.dart new file mode 100644 index 000000000..b0fd5b4e8 --- /dev/null +++ b/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 nums, int i, int j) { + int tmp = nums[i]; + nums[i] = nums[j]; + nums[j] = tmp; + } + + /* 哨兵划分 */ + static int _partition(List 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 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 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 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 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 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 nums, int i, int j) { + int tmp = nums[i]; + nums[i] = nums[j]; + nums[j] = tmp; + } + + /* 哨兵划分 */ + static int _partition(List 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 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 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 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 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"); +} diff --git a/codes/dart/chapter_sorting/radix_sort.dart b/codes/dart/chapter_sorting/radix_sort.dart new file mode 100644 index 000000000..c25b3804b --- /dev/null +++ b/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 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 bucket = List.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 tmp = List.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 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 nums = [23, 12, 3, 4, 788, 192]; + radixSort(nums); + print("基数排序完成后 nums = $nums"); +} diff --git a/codes/java/chapter_sorting/bubble_sort.java b/codes/java/chapter_sorting/bubble_sort.java index 082d2d909..b480bc71c 100644 --- a/codes/java/chapter_sorting/bubble_sort.java +++ b/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)); } }