u
This commit is contained in:
+287
@@ -0,0 +1,287 @@
|
||||
package main
|
||||
|
||||
import (
|
||||
"fmt"
|
||||
"testing"
|
||||
)
|
||||
|
||||
// QuickSortHoare 使用 Hoare 双指针分区：l 主动向右找 >= pivot，r 主动向左找 <= pivot，
|
||||
// 两指针相遇时分区完成。取中间元素作 pivot 避免已排序/逆序退化；
|
||||
// 内层用严格不等号，相等元素也让两指针停下交换，防止全相等数组死循环。
|
||||
func QuickSortHoare(nums []int) {
|
||||
var helper func(start, end int)
|
||||
helper = func(start, end int) {
|
||||
if start >= end {
|
||||
return
|
||||
}
|
||||
pivot := nums[start+(end-start)/2] // 取中间元素，避免已排序/逆序退化
|
||||
l, r := start, end
|
||||
for {
|
||||
for nums[l] < pivot { // l 主动向右找 >= pivot 的
|
||||
l++
|
||||
}
|
||||
for nums[r] > pivot { // r 主动向左找 <= pivot 的
|
||||
r--
|
||||
}
|
||||
if l >= r { // 两指针相遇/交叉，分区完成
|
||||
break
|
||||
}
|
||||
nums[l], nums[r] = nums[r], nums[l]
|
||||
l++
|
||||
r-- // 各进一步，相等元素也会交换，防止全相等数组死循环
|
||||
}
|
||||
helper(start, r)
|
||||
helper(r+1, end)
|
||||
}
|
||||
helper(0, len(nums)-1)
|
||||
}
|
||||
|
||||
// QuickSortLomuto 使用 Lomuto 单向分区：pivot 放 nums[end]，i 维护"<= pivot 区"的右边界+1，
|
||||
// j 从左扫到 end-1，遇到 <= pivot 的就与 nums[i] 交换并 i++。
|
||||
// 循环结束后 swap(nums[i], nums[end]) 让 pivot 归位到 i，左半 <= pivot、右半 > pivot。
|
||||
func QuickSortLomuto(nums []int) {
|
||||
var helper func(start, end int)
|
||||
helper = func(start, end int) {
|
||||
if start >= end {
|
||||
return
|
||||
}
|
||||
pivot := nums[end] // 取最后一个作 pivot
|
||||
i := start // i 指向"<= pivot 区"的右边界+1
|
||||
for j := start; j < end; j++ {
|
||||
if nums[j] <= pivot {
|
||||
nums[i], nums[j] = nums[j], nums[i]
|
||||
i++
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
nums[i], nums[end] = nums[end], nums[i] // 把 pivot 放到最终位置 i
|
||||
helper(start, i-1)
|
||||
helper(i+1, end)
|
||||
}
|
||||
helper(0, len(nums)-1)
|
||||
}
|
||||
|
||||
func TestQuickSort(t *testing.T) {
|
||||
nums := []int{1, 2, 1, 2, 1, 2, 3, 1, 3, 2}
|
||||
QuickSortHoare(nums)
|
||||
fmt.Printf("Hoare: %+v\n", nums)
|
||||
|
||||
nums2 := []int{1, 2, 1, 2, 1, 2, 3, 1, 3, 2}
|
||||
QuickSortLomuto(nums2)
|
||||
fmt.Printf("Lomuto: %+v\n", nums2)
|
||||
}
|
||||
|
||||
func BubbleSort(nums []int) {
|
||||
for i := 0; i < len(nums); i++ {
|
||||
swapped := false
|
||||
for j := 0; j < len(nums)-1-i; j++ {
|
||||
if nums[j] > nums[j+1] {
|
||||
nums[j], nums[j+1] = nums[j+1], nums[j]
|
||||
swapped = true
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
if !swapped {
|
||||
break
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
func TestBubbleSort(t *testing.T) {
|
||||
nums := []int{1, 2, 1, 2, 1, 2, 3, 1, 3, 2}
|
||||
BubbleSort(nums)
|
||||
fmt.Printf("TestBubbleSort: %+v\n", nums)
|
||||
}
|
||||
|
||||
// SelectionSort 选择排序：每轮在 [i, n) 找最小值，与 nums[i] 交换。
|
||||
// 交换次数少（每轮最多一次），但比较次数固定 O(n²)，不稳定。
|
||||
func SelectionSort(nums []int) {
|
||||
for i := 0; i < len(nums); i++ {
|
||||
minIdx := i
|
||||
for j := i; j < len(nums); j++ {
|
||||
if nums[j] < nums[minIdx] {
|
||||
minIdx = j
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
nums[i], nums[minIdx] = nums[minIdx], nums[i]
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// InsertionSort 插入排序：把 nums[i] 往前插到 [0, i) 的正确位置。
|
||||
// 近乎有序时接近 O(n)；是很多高级排序在小数组时的收尾段。稳定。
|
||||
func InsertionSort(nums []int) {
|
||||
// for i := 1; i < len(nums); i++ {
|
||||
// for j := i; j > 0; j-- {
|
||||
// if nums[j] < nums[j-1] {
|
||||
// nums[j], nums[j-1] = nums[j-1], nums[j]
|
||||
// }
|
||||
// }
|
||||
// }
|
||||
|
||||
for i := 1; i < len(nums); i++ {
|
||||
key := nums[i]
|
||||
j := i
|
||||
for j > 0 && nums[j-1] > key {
|
||||
nums[j] = nums[j-1] // 往右挪一格
|
||||
j--
|
||||
}
|
||||
nums[j] = key // 落到正确位置
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// MergeSort 归并排序：分治——左半排好 + 右半排好，再合并。
|
||||
// 稳定，最坏 O(n log n)，需 O(n) 额外空间。合并用双指针。
|
||||
func MergeSort(nums []int) {
|
||||
tmp := make([]int, len(nums)) // 全局临时数组，只分配一次
|
||||
var helper func(start, end int)
|
||||
helper = func(start, end int) {
|
||||
if start >= end {
|
||||
return
|
||||
}
|
||||
mid := start + (end-start)/2
|
||||
helper(start, mid)
|
||||
helper(mid+1, end)
|
||||
// merge [start,mid] 和 [mid+1,end] → tmp → 拷回 nums
|
||||
p1, p2, k := start, mid+1, start
|
||||
for p1 <= mid && p2 <= end {
|
||||
if nums[p1] <= nums[p2] {
|
||||
tmp[k] = nums[p1]
|
||||
p1++
|
||||
} else {
|
||||
tmp[k] = nums[p2]
|
||||
p2++
|
||||
}
|
||||
k++
|
||||
}
|
||||
for p1 <= mid {
|
||||
tmp[k] = nums[p1]
|
||||
p1++
|
||||
k++
|
||||
}
|
||||
for p2 <= end {
|
||||
tmp[k] = nums[p2]
|
||||
p2++
|
||||
k++
|
||||
}
|
||||
copy(nums[start:end+1], tmp[start:end+1]) // 关键：拷回原切片
|
||||
}
|
||||
helper(0, len(nums)-1)
|
||||
}
|
||||
|
||||
// HeapSort 堆排序：建大顶堆，反复把堆顶（最大值）与末尾交换并下沉调整。
|
||||
// 原地、最坏 O(n log n)，不稳定。top-K / 优先队列的基础。
|
||||
func HeapSort(nums []int) {
|
||||
n := len(nums)
|
||||
if n <= 1 {
|
||||
return
|
||||
}
|
||||
// siftDown：在 [0, end] 范围内把 nums[i] 下沉到正确位置
|
||||
var siftDown func(i, end int)
|
||||
siftDown = func(i, end int) {
|
||||
for 2*i+1 <= end {
|
||||
l, r := 2*i+1, 2*i+2
|
||||
largest := i
|
||||
if l <= end && nums[l] > nums[largest] {
|
||||
largest = l
|
||||
}
|
||||
if r <= end && nums[r] > nums[largest] {
|
||||
largest = r
|
||||
}
|
||||
if largest == i {
|
||||
break
|
||||
}
|
||||
nums[i], nums[largest] = nums[largest], nums[i]
|
||||
i = largest
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
// 阶段 1：建大顶堆，从最后一个父节点往前
|
||||
for i := n/2 - 1; i >= 0; i-- {
|
||||
siftDown(i, n-1)
|
||||
}
|
||||
// 阶段 2：反复把堆顶（最大）与末尾交换，堆范围 -1，修复堆
|
||||
for end := n - 1; end > 0; end-- {
|
||||
nums[0], nums[end] = nums[end], nums[0]
|
||||
siftDown(0, end-1) // 注意：堆范围是 [0, end-1]，排除已归位的 nums[end]
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// ShellSort 希尔排序：按递减步长分组做插入排序，最后步长为 1 退化为插入排序。
|
||||
// 平均约 O(n^1.3)，非稳定。代码短，比插入排序在乱序数据上快很多。
|
||||
func ShellSort(nums []int) {
|
||||
// TODO: 你来写
|
||||
}
|
||||
|
||||
// CountingSort 计数排序：元素为 [0, k] 整数，统计频次后前缀和定位。
|
||||
// O(n+k)，k=值域大小。非比较，稳定版本需倒序填充。
|
||||
func CountingSort(nums []int) {
|
||||
// TODO: 你来写（假设元素均 >= 0）
|
||||
}
|
||||
|
||||
// BucketSort 桶排序：按值把元素分到 n 个桶，每桶用 InsertionSort 排好，再依次写回原数组。
|
||||
// 平均 O(n+k)，k=桶数；最坏 O(n²)（全挤进一个桶，退化成插入排序）。
|
||||
// 稳定（InsertionSort 稳定）。需 min/max 决定桶映射区间。
|
||||
func BucketSort(nums []int) {
|
||||
n := len(nums)
|
||||
if n <= 1 {
|
||||
return
|
||||
}
|
||||
// 找值域
|
||||
minVal, maxVal := nums[0], nums[0]
|
||||
for _, v := range nums {
|
||||
if v < minVal {
|
||||
minVal = v
|
||||
}
|
||||
if v > maxVal {
|
||||
maxVal = v
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
if minVal == maxVal {
|
||||
return // 全相等，无需排
|
||||
}
|
||||
// 桶数取 n；idx = (v-minVal) * n / (maxVal-minVal+1)，分母 +1 保证 maxVal 不越界
|
||||
buckets := make([][]int, n)
|
||||
for _, v := range nums {
|
||||
idx := (v - minVal) * n / (maxVal - minVal + 1)
|
||||
buckets[idx] = append(buckets[idx], v)
|
||||
}
|
||||
// 每桶内部插入排序（稳定），再依次拷回原数组
|
||||
k := 0
|
||||
for _, b := range buckets {
|
||||
InsertionSort(b)
|
||||
copy(nums[k:], b)
|
||||
k += len(b)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
func TestSortAlgos(t *testing.T) {
|
||||
cases := [][]int{
|
||||
{1, 2, 1, 2, 1, 2, 3, 1, 3, 2},
|
||||
{3, 2, 1},
|
||||
{5, 4, 3, 2, 1},
|
||||
{2, 1},
|
||||
{1, 3, 2, 3, 1},
|
||||
{10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1},
|
||||
{1},
|
||||
{},
|
||||
{2, 2, 2, 2},
|
||||
{3, 3, 3, 1, 1, 1, 2, 2, 2},
|
||||
}
|
||||
sorters := []struct {
|
||||
name string
|
||||
fn func([]int)
|
||||
}{
|
||||
// {"SelectionSort", SelectionSort},
|
||||
// {"InsertionSort", InsertionSort},
|
||||
// {"MergeSort", MergeSort},
|
||||
{"HeapSort", HeapSort},
|
||||
{"BucketSort", BucketSort},
|
||||
// {"ShellSort", ShellSort},
|
||||
// {"CountingSort", CountingSort},
|
||||
}
|
||||
for _, s := range sorters {
|
||||
for _, c := range cases {
|
||||
got := append([]int(nil), c...)
|
||||
s.fn(got)
|
||||
fmt.Printf("%s in=%v got=%v\n", s.name, c, got)
|
||||
}
|
||||
fmt.Println()
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
Reference in New Issue
Block a user