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C# Stable Sort(穩固排序)

編輯:關於C#

保證相等元素的原始位置的排序被稱為是穩固的。一個非穩固排序(unstable sort)不保證相等的元素在排序之後還會保持原來的順序。

.NET使用的排序方法是不穩固的。這些排序方法,包括 System.Array.Sort 和 System.Collections.Generic.List<T>.Sort,使用的是快速排序算法,相對來說是非常快的。

然而,總有時候你會需要穩固排序,此時,一個解決方案是必須的。

示例:

用一個例子可以很好的說明穩固排序。考慮下面這個Person類,其中包含Name和Age兩個屬性,同時它還實現了IComparable接口(其中包含CompareTo方法)。這裡的CompareTo方法根據Age來排序。

class Person : IComparable
{
  public Person( string name, int age )
  {
    this.Name = name;
    this.Age = age;
  }
  public string Name;
  public int Age;
  public int CompareTo( object obj )
  {
    int result = 1;
    if (obj != null && obj is Person)
    {
      Person person = (Person)obj;
      result = this.Age.CompareTo( person.Age );
    }
    return result;
  }
  public override string ToString()
  {
    return String.Format( "{0} - {1}", this.Name, this.Age );
  }
}

現在,讓我們創建、排序和寫一個Person類的集合。

Person p1 = new Person( "Abby", 38 );
Person p2 = new Person( "Bob", 23 );
Person p3 = new Person( "Charlie", 23 );
Person p4 = new Person( "Danielle", 18 );
List<Person> list = new List<Person>();
list.Add( p1 );
list.Add( p2 );
list.Add( p3 );
list.Add( p4 );
list.Sort();
Console.WriteLine( "Unstable List Sort:" );
foreach (Person p in list)
{
  Console.WriteLine( p );
}

他們的原始位置是,Bob(23)出現在Charlie(23)前面。但是,由於兩個對象的age相等,並且List<T>.Sort方法是非穩固的,使得兩個相等的對象的順序的位置顛倒了。以下是輸出結果:

Unstable List Sort:
Danielle - 18
Charlie - 23
Bob - 23
Abby - 38

穩固的插入排序

有很多可用的穩固排序。插入排序就是其中一個很簡單而有效的穩固排序。

public static void InsertionSort<T>( IList<T> list, Comparison<T> comparison )
{
  if (list == null)
    throw new ArgumentNullException( "list" );
  if (comparison == null)
    throw new ArgumentNullException( "comparison" );
  int count = list.Count;
  for (int j = 1; j < count; j++)
  {
    T key = list[j];
    int i = j - 1;
    for (; i >= 0 && comparison( list[i], key ) > 0; i–)
    {
      list[i + 1] = list[i];
    }
    list[i + 1] = key;
  }
}

注意InsertionSort<T>方法要求有一個Comparison<T>的委托,因此,我們需要在Person類中添加一個靜態的Compare方法,它的簽名應該是Comparison<T>。Compare方法調用Person類的CompareTo方法:

static public int Compare( Person x, Person y )
{
  int result = 1;
  if (x != null && x is Person &&
    y != null && y is Person)
  {
    Person personX = (Person)x;
    Person personY = (Person)y;
    result = personX.CompareTo( personY );
  }
  return result;
}

同樣的,這裡Bob(23)也在Charlie(23)前面,並且原始位置被保留了。下面是輸出結果:

Stable Insertion Sort:
Danielle - 18
Bob - 23
Charlie - 23
Abby - 38

兩種排序的比較:

當然,快速排序在效率上要由於插入排序。所以,在一般情況下,使用.NET的排序方法就可以了;在確實需要穩固排序的地方再用插入排序。

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