C#經典排序演算法的圖文代碼詳解（上）

這篇文章主要為大家詳細介紹了C#七大經典排序演算法系列上篇，冒泡排序，快速排序等，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下

#今天是開篇，得要吹一下演算法，演算法就好比程式開發中的利劍，所到之處，刀起頭落。 

針對現實中的排序問題，演算法有七把利劍可以幫助你馬道成功。 

首先排序分為四種：

      交換排序： 包含冒泡排序，快速排序。

      選擇排序： 包含直接選擇排序，堆疊排序。

      插入排序： 包含直接插入排序，希爾排序。

      合併排序： 合併排序。

那麼今天我們講的就是交換排序，我們都知道，C#類別庫提供的排序是快排，為了讓今天玩的有意思點，

我們設計演算法來跟類別庫提供的快排較量較量。爭取KO對手。

冒泡排序：

首先我們自己來設計一下“冒泡排序”，這種排序很現實的例子就是：

我抓一把沙仍進水里，那麼沙子會立刻沉入水底， 沙子上的灰塵會因為慣性暫時沉入水底，但是又會立刻像氣泡一樣浮出水面，最後也就真相大白咯。 

關於冒泡的思想，我不會說那麼官方的理論，也不會貼那些文字上來，我的思想就是看圖說話。

那麼我們就上圖.

要達到冒泡的效果，我們就要把一組數字豎起來看，大家想想，如何冒泡？如何來體會重的沉底，輕的上浮？

第一步:  我們拿40跟20比，發現40是老大，不用交換。

第二步:  然後往前走一步，就是拿20跟30比，發現30是老大，就要交換了。

第三步：拿交換後的20跟10比，發現自己是老大，不用交換。

第四步：拿10跟50交換，發現50是老大，進行交換。

最後，我們經過一次遍歷，把數組中最小的數字送上去了，看看，我們又向目標邁進了一步。 

現在大家思想都知道了，下面我們就強烈要求跟快排較量一下，不是你死就是我活。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Diagnostics;
using System.Threading;

namespace BubbleSort
{
  public class Program
  {
    static void Main(string[] args)
    {
      //五次比较
      for (int i = 1; i <= 5; i++)
      {
        List<int> list = new List<int>();
        //插入2k个随机数到数组中
        for (int j = 0; j < 2000; j++)
        {
          Thread.Sleep(1);
          list.Add(new Random((int)DateTime.Now.Ticks).Next(0, 100000));
        }
        Console.WriteLine("\n第" + i + "次比较：");
        Stopwatch watch = new Stopwatch();
        watch.Start();
        var result = list.OrderBy(single => single).ToList();
        watch.Stop();
        Console.WriteLine("\n快速排序耗费时间：" + watch.ElapsedMilliseconds);
        Console.WriteLine("输出前是十个数:" + string.Join(",", result.Take(10).ToList()));
        watch.Start();
        result = BubbleSort(list);
        watch.Stop();
        Console.WriteLine("\n冒泡排序耗费时间：" + watch.ElapsedMilliseconds);
        Console.WriteLine("输出前是十个数:" + string.Join(",", result.Take(10).ToList()));
      }
    }

    //冒泡排序算法
    static List<int> BubbleSort(List<int> list)
    {
      int temp;
      //第一层循环： 表明要比较的次数，比如list.count个数，肯定要比较count-1次
      for (int i = 0; i < list.Count - 1; i++)
      {
        //list.count-1：取数据最后一个数下标，
//j>i: 从后往前的的下标一定大于从前往后的下标，否则就超越了。
        for (int j = list.Count - 1; j > i; j--)
        {
          //如果前面一个数大于后面一个数则交换
          if (list[j - 1] > list[j])
          {
            temp = list[j - 1];
            list[j - 1] = list[j];
            list[j] = temp;
          }
        }
      }
      return list;
    }
  }
}

嗚嗚，看著這兩種排序體檢報告，心都涼了，冒泡被快排KO了，真慘，難怪人家說冒泡效率低，原來真低。

快速排序：

既然能把冒泡KO掉，馬上就激起我們的興趣，tnd快排咋這麼快，一定要好好研究一下。

首先上圖：   

從圖中我們可以看到：

left指針，right指針，base參考數。

其實思想是蠻簡單的，就是透過第一遍的遍歷（讓left和right指標重合）來找出陣列的切割點。

第一步：首先我們從陣列的left位置取出該數（20）作為基準（base）參照物。

第二步：從陣列的right位置向前找，一直找到比（base）小的數，

            若找到，請將此數賦給left位置（也就是將10賦給20），

            此時陣列為：10，40，50，10，60，

           

第三步：從陣列的left位置向後找，一直找到比（base）大的數，

             如果找到，將此數字賦給right的位置（也就是40賦給10），

             此時陣列為：10，40，50，40，60，

          

第四步：重複「第二,第三「步驟，直到left和right指標重合，

            在最後將（base）插入40的位置，

##此時陣列值為： 10，20，50，40，60，至此完成一次排序。

第五步：此時20已經潛入數組的內部，20的左側一組數都比20小，20的右側作為一組數都比20大，

            以20为切入点对左右两边数按照"第一，第二，第三，第四"步骤进行，最终快排大功告成。 

同样，我们把自己设计的快排跟类库提供的快拍比较一下。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Diagnostics;

namespace QuickSort
{
  public class Program
  {
    static void Main(string[] args)
    {
      //5次比较
      for (int i = 1; i <= 5; i++)
      {
        List<int> list = new List<int>();

        //插入200个随机数到数组中
        for (int j = 0; j < 200; j++)
        {
          Thread.Sleep(1);
          list.Add(new Random((int)DateTime.Now.Ticks).Next(0, 10000));
        }

        Console.WriteLine("\n第" + i + "次比较：");

        Stopwatch watch = new Stopwatch();

        watch.Start();
        var result = list.OrderBy(single => single).ToList();
        watch.Stop();

        Console.WriteLine("\n系统定义的快速排序耗费时间：" + watch.ElapsedMilliseconds);
        Console.WriteLine("输出前是十个数:" + string.Join(",", result.Take(10).ToList()));

        watch.Start();
        new QuickSortClass().QuickSort(list, 0, list.Count - 1);
        watch.Stop();

        Console.WriteLine("\n俺自己写的快速排序耗费时间：" + watch.ElapsedMilliseconds);
        Console.WriteLine("输出前是十个数:" + string.Join(",", list.Take(10).ToList()));

      }
    }
  }

  public class QuickSortClass
  {

    ///<summary>
/// 分割函数
///</summary>
///<param name="list">待排序的数组</param>
///<param name="left">数组的左下标</param>
///<param name="right"></param>
///<returns></returns>
    public int pision(List<int> list, int left, int right)
    {
      //首先挑选一个基准元素
      int baseNum = list[left];

      while (left < right)
      {
        //从数组的右端开始向前找，一直找到比base小的数字为止(包括base同等数)
        while (left < right && list[right] >= baseNum)
          right = right - 1;

        //最终找到了比baseNum小的元素，要做的事情就是此元素放到base的位置
        list[left] = list[right];

        //从数组的左端开始向后找，一直找到比base大的数字为止（包括base同等数）
        while (left < right && list[left] <= baseNum)
          left = left + 1;


        //最终找到了比baseNum大的元素，要做的事情就是将此元素放到最后的位置
        list[right] = list[left];
      }
      //最后就是把baseNum放到该left的位置
      list[left] = baseNum;

      //最终，我们发现left位置的左侧数值部分比left小，left位置右侧数值比left大
//至此，我们完成了第一篇排序
      return left;
    }

    public void QuickSort(List<int> list, int left, int right)
    {
      //左下标一定小于右下标，否则就超越了
      if (left < right)
      {
        //对数组进行分割，取出下次分割的基准标号
        int i = pision(list, left, right);

        //对“基准标号“左侧的一组数值进行递归的切割，以至于将这些数值完整的排序
        QuickSort(list, left, i - 1);

        //对“基准标号“右侧的一组数值进行递归的切割，以至于将这些数值完整的排序
        QuickSort(list, i + 1, right);
      }
    }
  }
}

不错，快排就是快，难怪内库非要用他来作为排序的标准。 

嗯，最后要分享下：

冒泡的时间复杂度为：0(n) - 0(n^2)

快排的时间复杂度为：

    平均复杂度：N(logN)

    最坏复杂度： 0(n^2)

以上是C#經典排序演算法的圖文代碼詳解（上）的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！