2.3.28

2.3.28 #

解答 #

对 Sort 方法做修改,添加一个层层传递的 depth 参数,每加一层 depth 就加一,结束时取左右较大的 depth 返回。

protected int Sort<T>(T[] a, int lo, int hi, int depth) where T: IComparable<T>
{
    if (hi <= lo)                   // 别越界
        return depth;
    if (hi - lo <= M)
    {
        // 调用插入排序
        for (var i = lo; i <= hi; i++)
        for (var k = i; k > lo && Less(a[k], a[k - 1]); k--)
            Exch(a, k, k - 1);
        return depth;
    }
    var j = Partition(a, lo, hi);
    var left = Sort(a, lo, j - 1, depth + 1);
    var right = Sort(a, j + 1, hi, depth + 1);
    return Less(left, right) ? right : left;
}

测试结果

代码 #

public class QuickSortInsertion : BaseSort
{
    /// <summary>
    /// 切换到插入排序的阈值。
    /// </summary>
    public int M { get; set; }

    /// <summary>
    /// 上一次排序的最大递归深度。
    /// </summary>
    public int Depth { get; private set; }

    /// <summary>
    /// 默认构造函数。
    /// </summary>
    public QuickSortInsertion()
    {
        M = 10;
    }

    /// <summary>
    /// 用快速排序对数组 a 进行升序排序。
    /// </summary>
    /// <typeparam name="T">需要排序的类型。</typeparam>
    /// <param name="a">需要排序的数组。</param>
    /// <returns>递归深度。</returns>
    public override void Sort<T>(T[] a)
    {
        Shuffle(a);
        Depth = Sort(a, 0, a.Length - 1, 0);
        Debug.Assert(IsSorted(a));
    }

    /// <summary>
    /// 用快速排序对数组 a 的 lo ~ hi 范围排序。
    /// </summary>
    /// <typeparam name="T">需要排序的数组类型。</typeparam>
    /// <param name="a">需要排序的数组。</param>
    /// <param name="lo">排序范围的起始下标。</param>
    /// <param name="hi">排序范围的结束下标。</param>
    /// <param name="depth">深度。</param>
    protected int Sort<T>(T[] a, int lo, int hi, int depth) where T: IComparable<T>
    {
        if (hi <= lo)                   // 别越界
            return depth;
        if (hi - lo <= M)
        {
            // 调用插入排序
            for (var i = lo; i <= hi; i++)
            for (var k = i; k > lo && Less(a[k], a[k - 1]); k--)
                Exch(a, k, k - 1);
            return depth;
        }
        var j = Partition(a, lo, hi);
        var left = Sort(a, lo, j - 1, depth + 1);
        var right = Sort(a, j + 1, hi, depth + 1);
        return Less(left, right) ? right : left;
    }

    /// <summary>
    /// 对数组进行切分,返回枢轴位置。
    /// </summary>
    /// <typeparam name="T">需要切分的数组类型。</typeparam>
    /// <param name="a">需要切分的数组。</param>
    /// <param name="lo">切分的起始点。</param>
    /// <param name="hi">切分的末尾点。</param>
    /// <returns>枢轴下标。</returns>
    private int Partition<T>(T[] a, int lo, int hi) where T : IComparable<T>
    {
        int i = lo, j = hi + 1;
        var v = a[lo];
        while (true)
        {
            while (Less(a[++i], v))
                if (i == hi)
                    break;
            while (Less(v, a[--j]))
                if (j == lo)
                    break;
            if (i >= j)
                break;
            Exch(a, i, j);
        }
        Exch(a, lo, j);
        return j;
    }

    /// <summary>
    /// 打乱数组。
    /// </summary>
    /// <typeparam name="T">需要打乱的数组类型。</typeparam>
    /// <param name="a">需要打乱的数组。</param>
    private void Shuffle<T>(T[] a)
    {
        var random = new Random();
        for (var i = 0; i < a.Length; i++)
        {
            var r = i + random.Next(a.Length - i);
            var temp = a[i];
            a[i] = a[r];
            a[r] = temp;
        }
    }
}

测试用例

Console.WriteLine("M\tN\tDepth");
Trial(10);
Trial(20);
Trial(50);

// 进行一次测试。
static void Trial(int m)
{
    var sort = new QuickSortInsertion();
    var trialTime = 5;

    // 由于排序前有 Shuffle,因此直接输入有序数组。
    // M=10
    sort.M = m;
    var totalDepth = 0;
    for (var n = 1000; n < 10000000; n *= 10)
    {
        for (var i = 0; i < trialTime; i++)
        {
            var a = new int[n];
            for (var j = 0; j < n; j++)
            {
                a[j] = j;
            }

            sort.Sort(a);
            totalDepth += sort.Depth;
        }

        Console.WriteLine(sort.M + "\t" + n + "\t" + totalDepth / trialTime);
    }
}

另请参阅 #

Quick 库