算法系列15天速成 第一天 七大经典排序【上】

针对现实中的排序问题，算法有七把利剑可以助你马道成功。

首先排序分为四种：
交换排序： 包括冒泡排序，快速排序。
选择排序： 包括直接选择排序，堆排序。
插入排序： 包括直接插入排序，希尔排序。
合并排序： 合并排序。

那么今天我们讲的就是交换排序，我们都知道，C#类库提供的排序是快排，为了让今天玩的有意思点，
我们设计算法来跟类库提供的快排较量较量。争取KO对手。

冒泡排序：

首先我们自己来设计一下“冒泡排序”，这种排序很现实的例子就是：
我抓一把沙仍进水里，那么沙子会立马沉入水底， 沙子上的灰尘会因为惯性暂时沉入水底，但是又会立马像气泡一样浮出水面，最后也就真相大白咯。

关于冒泡的思想，我不会说那么官方的理论，也不会贴那些文字上来，我的思想就是看图说话。

那么我们就上图.

要达到冒泡的效果，我们就要把一组数字竖起来看，大家想想，如何冒泡？如何来体会重的沉底，轻的上浮？

第一步: 我们拿40跟20比，发现40是老大，不用交换。
第二步: 然后向前推一步，就是拿20跟30比，发现30是老大，就要交换了。
第三步：拿交换后的20跟10比，发现自己是老大，不用交换。
第四步：拿10跟50交换，发现50是老大，进行交换。

最后，我们经过一次遍历，把数组中最小的数字送上去了，看看，我们向目标又迈进了一步。

现在大家思想都知道了，下面我们就强烈要求跟快排较量一下，不是你死就是我活。

复制代码 代码如下:
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Diagnostics;
using System.Threading;

namespace BubbleSort
{
public class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//五次比较
for (int i = 1; i <= 5; i++)
{
List list = new List();
//插入2k个随机数到数组中
for (int j = 0; j < 2000; j++)
{
Thread.Sleep(1);
list.Add(new Random((int)DateTime.Now.Ticks).Next(0, 100000));
}
Console.WriteLine("n第" + i + "次比较：");
Stopwatch watch = new Stopwatch();
watch.Start();
var result = list.OrderBy(single => single).ToList();
watch.Stop();
Console.WriteLine("n快速排序耗费时间：" + watch.ElapsedMilliseconds);
Console.WriteLine("输出前是十个数:" + string.Join(",", result.Take(10).ToList()));
watch.Start();
result = BubbleSort(list);
watch.Stop();
Console.WriteLine("n冒泡排序耗费时间：" + watch.ElapsedMilliseconds);
Console.WriteLine("输出前是十个数:" + string.Join(",", result.Take(10).ToList()));
}
}

//冒泡排序算法
static List BubbleSort(List list)
{
int temp;
//第一层循环： 表明要比较的次数，比如list.count个数，肯定要比较count-1次
for (int i = 0; i < list.Count - 1; i++)
{
//list.count-1：取数据最后一个数下标，
//j>i: 从后往前的的下标一定大于从前往后的下标，否则就超越了。
for (int j = list.Count - 1; j > i; j--)
{
//如果前面一个数大于后面一个数则交换
if (list[j - 1] > list[j])
{
temp = list[j - 1];
list[j - 1] = list[j];
list[j] = temp;
}
}
}
return list;
}
}
}

呜呜，看着这两种排序体检报告，心都凉了，冒泡被快排KO了，真惨，难怪人家说冒泡效率低，原来真tmd低。

快速排序：

既然能把冒泡KO掉，马上就激起我们的兴趣，tnd快排咋这么快，一定要好好研究一下。

首先上图：

从图中我们可以看到：

left指针，right指针，base参照数。

其实思想是蛮简单的，就是通过第一遍的遍历（让left和right指针重合）来找到数组的切割点。

第一步：首先我们从数组的left位置取出该数（20）作为基准（base）参照物。
第二步：从数组的right位置向前找，一直找到比（base）小的数，
如果找到，将此数赋给left位置（也就是将10赋给20），
此时数组为：10，40，50，10，60，
left和right指针分别为前后的10。
第三步：从数组的left位置向后找，一直找到比（base）大的数，
如果找到，将此数赋给right的位置（也就是40赋给10），
此时数组为：10，40，50，40，60，
left和right指针分别为前后的40。
第四步：重复“第二,第三“步骤，直到left和right指针重合，
最后将（base）插入到40的位置，
此时数组值为： 10，20，50，40，60，至此完成一次排序。
第五步：此时20已经潜入到数组的内部，20的左侧一组数都比20小，20的右侧作为一组数都比20大，
以20为切入点对左右两边数按照"第一，第二，第三，第四"步骤进行，最终快排大功告成。

同样，我们把自己设计的快排跟类库提供的快拍比较一下。看谁牛X。

复制代码 代码如下:
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Diagnostics;

namespace QuickSort
{
public class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//5次比较
for (int i = 1; i <= 5; i++)
{
List list = new List();

//插入200个随机数到数组中
for (int j = 0; j < 200; j++)
{
Thread.Sleep(1);
list.Add(new Random((int)DateTime.Now.Ticks).Next(0, 10000));
}

Console.WriteLine("n第" + i + "次比较：");

Stopwatch watch = new Stopwatch();

watch.Start();
var result = list.OrderBy(single => single).ToList();
watch.Stop();

Console.WriteLine("n系统定义的快速排序耗费时间：" + watch.ElapsedMilliseconds);
Console.WriteLine("输出前是十个数:" + string.Join(",", result.Take(10).ToList()));

watch.Start();
new QuickSortClass().QuickSort(list, 0, list.Count - 1);
watch.Stop();

Console.WriteLine("n俺自己写的快速排序耗费时间：" + watch.ElapsedMilliseconds);
Console.WriteLine("输出前是十个数:" + string.Join(",", list.Take(10).ToList()));

}
}
}

public class QuickSortClass
{

///