DotNet常用排序算法总结

   数据结构和算法对一个程序来说是至关重要的，现在介绍一下几种算法，在项目中较为常用的算法有：冒泡排序，简单选择排序，直接插入排序，希尔排序，堆排序，归并排序，快速排序等7中算法。

  现在介绍选择排序算法，希尔排序算法，快速排序算法。

    (1).选择排序算法：通过n-i次关键字间的比较，从n-i+1个记录中选择出关键字最小的记录，并和第i(1大于等于i小于等于n)个记录交换。

    (2).希尔排序：先取一个小于n的整数d1作为第一个增量，把文件的全部记录分组。所有距离为d1的倍数的记录放在同一个组中。先在各组内进行直接插入排序；然后，取第二个增量d2<d1重复上述的分组和排序，直至所取的增量   =1(  <  …<d2<d1)，即所有记录放在同一组中进行直接插入排序为止。

    (3).快速排序算法：通过一趟排序将待排序记录分割成独立的两部分，其中一部分记录的关键字均比另一部分记录的关键字小，则可分别对这两部分记录继续进行排序，以达到整个序列有序的目的。

   以上是对算法定义的简单说明，接下来看看算法的具体实现：

     1.排序算法类型的接口：

    /// <summary> /// 排序算法类型的接口 /// </summary> internal interface ISortAlgorithm
    { /// <summary> /// 按指定的方向对指定的列表进行排序。 /// </summary> /// <typeparam name="T">要排序的元素的类型</typeparam> /// <param name="toSort">要排序的列表</param> /// <param name="direction">排序方向</param> /// <param name="startIndex">开始索引</param> /// <param name="endIndex">结束开始索引</param> /// <param name="compareFunc">比较功能。</param> void Sort<T>(IList<T> toSort, SortDirection direction, int startIndex, int endIndex, Comparison<T> compareFunc);
    }

    2.排序算法工厂类：

    /// <summary> ///排序算法工厂类 /// </summary> internal static class SortAlgorithmFactory
    { /// <summary> /// 创建排序算法实现。 /// </summary> /// <param name="algorithm">算法</param> /// <returns></returns> internal static ISortAlgorithm CreateSortAlgorithmImplementation(SortAlgorithm algorithm)
        {
            ISortAlgorithm toReturn = null; switch (algorithm)
            { case SortAlgorithm.SelectionSort:
                    toReturn = new SelectionSorter(); break; case SortAlgorithm.ShellSort:
                    toReturn = new ShellSorter(); break; case SortAlgorithm.QuickSort:
                    toReturn = new QuickSorter(); break;
            } return toReturn;
        }
    }

    3.快速排序算法 ：

    /// <summary> /// 快速排序算法 /// </summary> internal class QuickSorter : ISortAlgorithm
    { /// <summary> /// 按指定的方向对指定的列表进行排序。 /// </summary> /// <typeparam name="T">要排序的元素的类型</typeparam> /// <param name="toSort">要排序的列表。</param> /// <param name="direction">在侵权行为中排序元素的方向。</param> /// <param name="startIndex">开始索引。</param> /// <param name="endIndex">结束索引。</param> /// <param name="compareFunc">比较功能。</param> void ISortAlgorithm.Sort<T>(IList<T> toSort, SortDirection direction, int startIndex, int endIndex, Comparison<T> compareFunc)
        {
            Func<T, T, bool> valueComparerTest; switch (direction)
            { case SortDirection.Ascending:
                    valueComparerTest = (a, b) => (compareFunc(a, b) < 0); break; case SortDirection.Descending:
                    valueComparerTest = (a, b) => (compareFunc(a, b) > 0); break; default: throw new ArgumentOutOfRangeException("direction", "Invalid direction specified, can't craete value comparer func");
            }

            PerformSort(toSort, startIndex, endIndex, valueComparerTest);
        } /// <summary> /// 在列表中执行分区的排序，这个例程被递归调用。 /// </summary> /// <typeparam name="T"></typeparam> /// <param name="toSort">排序。</param> /// <param name="left">左索引。</param> /// <param name="right">正确的索引。</param> /// <param name="valueComparerTest">值比较器测试。</param> private static void PerformSort<T>(IList<T> toSort, int left, int right, Func<T, T, bool> valueComparerTest)
        { while (true)
            { if (right <= left)
                { return;
                } var pivotIndex = Partition(toSort, left, right, left, valueComparerTest);
                PerformSort(toSort, left, pivotIndex - 1, valueComparerTest);
                left = pivotIndex + 1;
            }
        } /// <summary> ///分区指定的列表 /// </summary> /// <typeparam name="T"></typeparam> /// <param name="toSort">排序。</param> /// <param name="left">左边。</param> /// <param name="right">右边</param> /// <param name="pivotIndex">枢轴索引。</param> /// <param name="valueComparerTest">值比较器测试。</param> /// <returns>新枢纽点的索引</returns> private static int Partition<T>(IList<T> toSort, int left, int right, int pivotIndex, Func<T, T, bool> valueComparerTest)
        { var pivotValue = toSort[pivotIndex];
            toSort.SwapValues(pivotIndex, right); var storeIndex = left; for (var i = left; i < right; i++)
            { if (!valueComparerTest(toSort[i], pivotValue))
                { continue;
                }
                toSort.SwapValues(i, storeIndex);
                storeIndex++;
            }
            toSort.SwapValues(storeIndex, right); return storeIndex;
        }
    }

     4.希尔排序算法：

    /// <summary> ///希尔排序算法 /// </summary> internal class ShellSorter : ISortAlgorithm
    { /// <summary> /// 按指定的方向对指定的列表进行排序。 /// </summary> /// <typeparam name="T">要排序的元素的类型</typeparam> /// <param name="toSort">要排序的列表</param> /// <param name="direction">排序方向</param> /// <param name="startIndex">开始索引</param> /// <param name="endIndex">结束开始索引</param> /// <param name="compareFunc">比较功能。</param> void ISortAlgorithm.Sort<T>(IList<T> toSort, SortDirection direction, int startIndex, int endIndex, Comparison<T> compareFunc)
        {
            Func<T, T, bool> valueComparerTest; switch (direction)
            { case SortDirection.Ascending:
                    valueComparerTest = (a, b) => (compareFunc(a, b) > 0); break; case SortDirection.Descending:
                    valueComparerTest = (a, b) => (compareFunc(a, b) < 0); break; default: throw new ArgumentOutOfRangeException("direction", "Invalid direction specified, can't craete value comparer func");
            } int[] increments = { 1391376, 463792, 198768, 86961, 33936, 13776, 4592, 1968, 861, 336, 112, 48, 21, 7, 3, 1 }; for (var incrementIndex = 0; incrementIndex < increments.Length; incrementIndex++)
            { for (int intervalIndex = increments[incrementIndex], i = startIndex + intervalIndex; i <= endIndex; i++)
                { var currentValue = toSort[i]; var j = i; while ((j >= intervalIndex) && valueComparerTest(toSort[j - intervalIndex], currentValue))
                    {
                        toSort[j] = toSort[j - intervalIndex];
                        j -= intervalIndex;
                    }
                    toSort[j] = currentValue;
                }
            }
        }
    }

    5.选择排序算法：

    /// <summary> /// 选择排序算法 /// </summary> internal class SelectionSorter : ISortAlgorithm
    { /// <summary> /// 按指定的方向对指定的列表进行排序。 /// </summary> /// <typeparam name="T">要排序的元素的类型</typeparam> /// <param name="toSort">要排序的列表。</param> /// <param name="direction">在侵权行为中排序元素的方向。</param> /// <param name="startIndex">开始索引。</param> /// <param name="endIndex">结束索引。</param> /// <param name="compareFunc">比较功能。</param> void ISortAlgorithm.Sort<T>(IList<T> toSort, SortDirection direction, int startIndex, int endIndex, Comparison<T> compareFunc)
        {
            Func<T, T, bool> valueComparerTest; switch (direction)
            { case SortDirection.Ascending:
                    valueComparerTest = (a, b) => (compareFunc(a, b) > 0); break; case SortDirection.Descending:
                    valueComparerTest = (a, b) => (compareFunc(a, b) < 0); break; default: throw new ArgumentOutOfRangeException("direction", "指定的方向无效，无法创建值比较器函数");
            } for (var i = startIndex; i < endIndex; i++)
            { var indexValueToSwap = i; for (var j = i + 1; j <= endIndex; j++)
                { if (valueComparerTest(toSort[indexValueToSwap], toSort[j]))
                    {
                        indexValueToSwap = j;
                    }
                }
                toSort.SwapValues(i, indexValueToSwap);
            }
        }
    }

     以上的算法实现中，采用了简单工厂模式，实现算法的松耦合。

     简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。是通过专门定义一个类来负责创建其他类的实例，被创建的实例通常都具有共同的父类。简单工厂模式包含必要的判断逻辑，能够根据外界给定的信息，决定究竟应该创建哪个具体类的对象。

     简单工厂的UML图如下：

    如果需要增加新的算法，在添加完新的算法实现类后，可直接在工厂方法中添加case分支，无需在客户端更改类，只需要在子类中选择实现类即可。