四大類（七把寶劍）排序算法

交換排序：包括冒泡排序，快速排序。

選擇排序：包括直接選擇排序，堆排序。

插入排序：包括直接插入排序，希爾排序。

合并排序：合并排序。

前端時間普及的基礎《算法的時間和空間復雜度，就是這么簡單》，得到了程序員們不錯的反響，所以我再多出一些實踐，幫助大家磨一磨手中的利劍。

今天我們先來比較一下冒泡和快排，讓他們PK一把。

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，那么沙子會立馬沉入水底，沙子上的灰塵會因為慣性暫時沉入水底，但是又會立馬像氣泡一樣浮出水面，最后也就真相大白咯。

關于冒泡的思想，我不會說那么官方的理論，也不會貼那些文字上來，我的思想就是看圖說話。

那么我們就上圖.

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: 然后向前推一步，就是拿20跟30比，發現30是老大，就要交換了。

第三步：拿交換后的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。

最后，我們經過一次遍歷，把數組中最小的數字送上去了，看看，我們向目標又邁進了一步。

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。

 1 using System;
 2 using System.Collections.Generic;
 3 using System.Linq;
 4 using System.Text;
 5 using System.Diagnostics;
 6 using System.Threading;
 7 
 8 namespace BubbleSort
 9 {
10 public class Program
11 {
12 static void Main(string[] args)
13 {
14 //五次比較
15 for (int i = 1; i <= 5; i++)
16 {
17 List<int> list = new List<int>();
18 //插入2k個隨機數到數組中
19 for (int j = 0; j < 2000; j++)
20 {
21 Thread.Sleep(1);
22 list.Add(new Random((int)DateTime.Now.Ticks).Next(0, 100000));
23 }
24 Console.WriteLine("n第" + i + "次比較：");
25 Stopwatch watch = new Stopwatch();
26 watch.Start();
27 var result = list.OrderBy(single => single).ToList();
28 watch.Stop();
29 Console.WriteLine("n快速排序耗費時間：" + watch.ElapsedMilliseconds);
30 Console.WriteLine("輸出前是十個數:" + string.Join(",", result.Take(10).ToList()));
31 watch.Start();
32 result = BubbleSort(list);
33 watch.Stop();
34 Console.WriteLine("n冒泡排序耗費時間：" + watch.ElapsedMilliseconds);
35 Console.WriteLine("輸出前是十個數:" + string.Join(",", result.Take(10).ToList()));
36 }
37 }
38 
39 //冒泡排序算法
40 static List<int> BubbleSort(List<int> list)
41 {
42 int temp;
43 //第一層循環： 表明要比較的次數，比如list.count個數，肯定要比較count-1次
44 for (int i = 0; i < list.Count - 1; i++)
45 {
46 //list.count-1：取數據最后一個數下標，
47 //j>i: 從后往前的的下標一定大于從前往后的下標，否則就超越了。
48 for (int j = list.Count - 1; j > i; j--)
49 {
50 //如果前面一個數大于后面一個數則交換
51 if (list[j - 1] > list[j])
52 {
53 temp = list[j - 1];
54 list[j - 1] = list[j];
55 list[j] = temp;
56 }
57 }
58 }
59 return list;
60 }
61 }
62 }

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tmd低。

快速排序

既然能把冒泡KO掉，馬上就激起我們的興趣，tmd快排咋這么快，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參照數。

其實思想是蠻簡單的，就是通過第一遍的遍歷（讓left和right指針重合）來找到數組的切割點。

第一步：首先我們從數組的left位置取出該數（20）作為基準（base）參照物。

第二步：從數組的right位置向前找，一直找到比（base）小的數，

如果找到，將此數賦給left位置（也就是將10賦給20），

此時數組為：10，40，50，10，60，

left和right指針分別為前后的10。

第三步：從數組的left位置向后找，一直找到比（base）大的數，

如果找到，將此數賦給right的位置（也就是40賦給10），

此時數組為：10，40，50，40，60，

left和right指針分別為前后的40。

第四步：重復“第二,第三“步驟，直到left和right指針重合，

最后將（base）插入到40的位置，

此時數組值為： 10，20，50，40，60，至此完成一次排序。

第五步：此時20已經潛入到數組的內部，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為切入點對左右兩邊數按照"第一，第二，第三，第四"步驟進行，最終快排大功告成。

同樣，我們把自己設計的快排跟類庫提供的快拍比較一下。看誰牛X。

 1 using System;
 2 using System.Collections.Generic;
 3 using System.Linq;
 4 using System.Text;
 5 using System.Threading;
 6 using System.Diagnostics;
 7 
 8 namespace QuickSort
 9 {
 10 public class Program
 11 {
 12 static void Main(string[] args)
 13 {
 14 //5次比較
 15 for (int i = 1; i <= 5; i++)
 16 {
 17 List<int> list = new List<int>();
 18 
 19 //插入200個隨機數到數組中
 20 for (int j = 0; j < 200; j++)
 21 {
 22 Thread.Sleep(1);
 23 list.Add(new Random((int)DateTime.Now.Ticks).Next(0, 10000));
 24 }
 25 
 26 Console.WriteLine("n第" + i + "次比較：");
 27 
 28 Stopwatch watch = new Stopwatch();
 29 
 30 watch.Start();
 31 var result = list.OrderBy(single => single).ToList();
 32 watch.Stop();
 33 
 34 Console.WriteLine("n系統定義的快速排序耗費時間：" + watch.ElapsedMilliseconds);
 35 Console.WriteLine("輸出前是十個數:" + string.Join(",", result.Take(10).ToList()));
 36 
 37 watch.Start();
 38 new QuickSortClass().QuickSort(list, 0, list.Count - 1);
 39 watch.Stop();
 40 
 41 Console.WriteLine("n俺自己寫的快速排序耗費時間：" + watch.ElapsedMilliseconds);
 42 Console.WriteLine("輸出前是十個數:" + string.Join(",", list.Take(10).ToList()));
 43 
 44 }
 45 }
 46 }
 47 
 48 public class QuickSortClass
 49 {
 50 
 51 ///<summary>
 52 /// 分割函數
 53 ///</summary>
 54 ///<param name="list">待排序的數組</param>
 55 ///<param name="left">數組的左下標</param>
 56 ///<param name="right"></param>
 57 ///<returns></returns>
 58 public int Division(List<int> list, int left, int right)
 59 {
 60 //首先挑選一個基準元素
 61 int baseNum = list[left];
 62 
 63 while (left < right)
 64 {
 65 //從數組的右端開始向前找，一直找到比base小的數字為止(包括base同等數)
 66 while (left < right && list[right] >= baseNum)
 67 right = right - 1;
 68 
 69 //最終找到了比baseNum小的元素，要做的事情就是此元素放到base的位置
 70 list[left] = list[right];
 71 
 72 //從數組的左端開始向后找，一直找到比base大的數字為止（包括base同等數）
 73 while (left < right && list[left] <= baseNum)
 74 left = left + 1;
 75 
 76 
 77 //最終找到了比baseNum大的元素，要做的事情就是將此元素放到最后的位置
 78 list[right] = list[left];
 79 }
 80 //最后就是把baseNum放到該left的位置
 81 list[left] = baseNum;
 82 
 83 //最終，我們發現left位置的左側數值部分比left小，left位置右側數值比left大
 84 //至此，我們完成了第一篇排序
 85 return left;
 86 }
 87 
 88 public void QuickSort(List<int> list, int left, int right)
 89 {
 90 //左下標一定小于右下標，否則就超越了
 91 if (left < right)
 92 {
 93 //對數組進行分割，取出下次分割的基準標號
 94 int i = Division(list, left, right);
 95 
 96 //對“基準標號“左側的一組數值進行遞歸的切割，以至于將這些數值完整的排序
 97 QuickSort(list, left, i - 1);
 98 
 99 //對“基準標號“右側的一組數值進行遞歸的切割，以至于將這些數值完整的排序
100 QuickSort(list, i + 1, right);
101 }
102 }
103 }
104 }