最常见的几种排序算法原理和C#实现类库

本文尽量用简单直白通俗易懂深入浅出详实通透的手法将常见的几种排序算法的原理和代码呈现给众位，欢迎批评指教！

为简单起见，本文所述排序默认都以升序排序为例。（当然最后给出的源代码是升序降序都有的）

冒泡排序(Bubble sort)

冒泡排序每轮都得到数列中的最大值，同时将其置于最后，然后对剩余部分进行排序。

/// <summary>
/// 当某轮比较没有发生移动时，就可以确定排序完成了
/// <para>稳定排序</para>
/// </summary>
/// <typeparam name="T"></typeparam>
/// <param name="arr"></param>
private static void BubbleSortAscending1<T>(this IList<T> arr)
where T : IComparable
{
bool exchanges;
do
{
exchanges = false;
for (int i = 0; i < arr.Count - 1; i++)
{
if (arr[i].CompareTo(arr[i + 1]) > 0)
{
T temp = arr[i];
arr[i] = arr[i + 1];
arr[i + 1] = temp;
//当某轮比较没有发生移动时，就可以确定排序完成了
//否则应该继续排序
exchanges = true;
}
}
} while (exchanges);
}

堆排序(Heap sort)

堆排序总是建立这样一个二叉树：其父结点总大于其子结点。

首先建堆。

每轮将根结点与最后一个结点互换，然后对剩余部分建堆。

private static void HeapSortAscending1<T>(this IList<T> arr)
where T : IComparable
{
for (int i = arr.Count / 2 - 1; i >= 0; i--)
{
arr.HeapAdjustAscending1(i, arr.Count);
}
for (int i = arr.Count - 1; i > 0; i--)
{
T temp = arr[0];
arr[0] = arr[i];
arr[i] = temp;
arr.HeapAdjustAscending1(0, i);
}
}
private static void HeapAdjustAscending1<T>(this IList<T> arr, int nonLeafNodeToBeAdjusted, int unRangedCount)
where T:IComparable
{
int leftChild = nonLeafNodeToBeAdjusted * 2 + 1;
int rightChild = nonLeafNodeToBeAdjusted * 2 + 2;
int max = nonLeafNodeToBeAdjusted;
if (nonLeafNodeToBeAdjusted < unRangedCount / 2) // 是非叶节点
{
if (leftChild < unRangedCount && arr[leftChild].CompareTo(arr[max]) > 0)
{ max = leftChild; }
if (rightChild < unRangedCount && arr[rightChild].CompareTo(arr[max]) > 0)
{ max = rightChild; }
if (max!=nonLeafNodeToBeAdjusted)
{
T temp = arr[max];
arr[max] = arr[nonLeafNodeToBeAdjusted];
arr[nonLeafNodeToBeAdjusted] = temp;
arr.HeapAdjustAscending1(max, unRangedCount);
}
}
}

插入排序(Insertion sort)

每轮将数列未排序部分的第一个数字插入已排好的部分。

/// <summary>
/// 插入排序算法
/// <para>稳定排序</para>
/// </summary>
/// <typeparam name="T"></typeparam>
/// <param name="arr"></param>
private static void InsertionSortAscending1<T>(this IList<T> arr)
where T : IComparable
{
for (int i = 1; i < arr.Count; i++)
{
T temp = arr[i];
int j = i;
while ((j > 0) && (temp.CompareTo(arr[j - 1]) < 0))
{
arr[j] = arr[j - 1];
j--;
}
arr[j] = temp;
}
}