Swift 5 排序算法 O(n log n)

时间复杂度O(n log n)的排序算法

以下排序算法的时间复杂度都是O(n log n)

归并排序

分而治之的思想,将数组不断向下二分,直到将相邻2个元素比较排序,再相邻4个元素比较排序,直到所有元素比较完毕。

public func mergeSort<Element: Comparable>(_ array: [Element]) -> [Element] {
    guard array.count > 1 else { return array }
    let middle = array.count / 2
    let left = mergeSort(Array(array[..<middle]))
    let right = mergeSort(Array(array[middle...]))
    
    return merge(left, right)
}

private func merge<Element: Comparable>(_ left: [Element], _ right: [Element]) -> [Element] {
    var leftIndex = 0
    var rightIndex = 0

    var result: [Element] = []
    while leftIndex < left.count, rightIndex < right.count {
        let leftElement = left[leftIndex]
        let rightElement = right[rightIndex]
        if leftElement < rightElement {
            result.append(leftElement)
            leftIndex += 1
        } else if leftElement > rightElement {
            result.append(rightElement)
            rightIndex += 1
        } else {
            result.append(leftElement)
            leftIndex += 1
            result.append(rightElement)
            rightIndex += 1
        }
    }

    if leftIndex < left.count {
        result.append(contentsOf: left[leftIndex...])
    }

    if rightIndex < right.count {
        result.append(contentsOf: right[rightIndex...])
    }
    return result
}

基数排序

按照整数的长度进行排序

public extension Array where Element == Int {
    mutating func radixSort() {
        let base = 10
        var done = false
        var digits = 1
        while !done {
            done = true
            var buckets: [[Int]] = .init(repeating: [], count: base)

            forEach { number in
                let remainingPart = number / digits
                let digit = remainingPart % base
                buckets[digit].append(number)
                if remainingPart > 0 {
                    done = false
                }
            }
            digits *= base
            self = buckets.flatMap { $0 }
        }
    }
}

堆排序

构造一个堆结构,利用堆的性质,进行排序

struct Heap<Element: Equatable> {
    var elements: [Element] = []
    let sort: (Element, Element) -> Bool
    init(sort: @escaping (Element, Element) -> Bool, elements: [Element]) {
        self.sort = sort
        self.elements = elements
        
        if !elements.isEmpty {
            for i in stride(from: elements.count / 2 - 1, through: 0, by: -1) {
                siftDown(from: i)
            }
        }
    }
    
    var isEmpty: Bool {
        elements.isEmpty
    }
    
    var count: Int {
        elements.count
    }
    
    func peek() -> Element? {
        elements.first
    }
    
    func leftChildIndex(ofParentAt index: Int) -> Int {
        (2 * index) + 1
    }
    
    func rightChildIndex(ofParentAt index: Int) -> Int {
        (2 * index) + 2
    }
    
    func parentIndex(ofChildAt index: Int) -> Int {
        (index - 1) / 2
    }
}

extension Heap {
    mutating func remove() -> Element? {
        guard !isEmpty else { return nil }
        elements.swapAt(0, count - 1)
        defer {
            siftDown(from: 0)
        }
        return elements.removeLast()
    }
    
    mutating func siftDown(from index: Int) {
        var parent = index
        while true {
            let left = leftChildIndex(ofParentAt: parent)
            let right = rightChildIndex(ofParentAt: parent)
            var candidate = parent
            if left < count, sort(elements[left], elements[candidate]) {
                candidate = left
            }
            if right < count, sort(elements[right], elements[candidate]) {
                candidate = right
            }
            if candidate == parent {
                return
            }
            elements.swapAt(parent, candidate)
            parent = candidate
        }
    }
    mutating func siftDown(from index: Int, upTo size: Int) {
        var parent = index
        while true {
            let left = leftChildIndex(ofParentAt: parent)
            let right = rightChildIndex(ofParentAt: parent)
            var candidate = parent
            if left < size, sort(elements[left], elements[candidate]) {
                candidate = left
            }
            if right < size, sort(elements[left], elements[candidate]) {
                candidate = right
            }
            if candidate == parent {
                return
            }
            elements.swapAt(parent, candidate)
            parent = candidate
            
        }
    }
    
    mutating func insert(_ element: Element) {
        elements.append(element)
        siftUp(from: elements.count - 1)
    }
    
    mutating func siftUp(from index: Int) {
        var child = index
        var parent = parentIndex(ofChildAt: child)
        while child > 0, sort(elements[child], elements[parent]) {
            elements.swapAt(child, parent)
            parent = parentIndex(ofChildAt: child)
        }
    }
    
    mutating func remove(at index: Int) -> Element? {
        guard index < elements.count else {
            return nil
        }
        if index == elements.count - 1 {
            return elements.removeLast()
        } else {
            elements.swapAt(index, elements.count - 1)
            defer {
                siftDown(from: index)
                siftDown(from: index)
            }
            return elements.removeLast()
        }
    }
    
    func index(of element: Element, startingAt i: Int) -> Int? {
        if i >= count {
            return nil
        }
        if sort(element, elements[i]) {
            return nil
        }
        if element == elements[i] {
            return i
        }
        if let j = index(of: element, startingAt: leftChildIndex(ofParentAt: i)) {
            return j
        }
        
        if let j = index(of: element, startingAt: rightChildIndex(ofParentAt: i)) {
            return j
        }
        return nil
    }
}

// MARK: - Heap Sort
extension Heap {
    func sorted() -> [Element] {
        var heap = Heap(sort: sort, elements: elements)
        for index in heap.elements.indices.reversed() {
            heap.elements.swapAt(0, index)
            heap.siftDown(from: 0, upTo: index)
        }
        return heap.elements
    }
}

快速排序

分而治之,在一个点, 把一串数组拆分为两串,然后递归进行下去。

public func quicksortNaive<Element: Comparable>(_ a: [Element]) -> [Element] {
    guard a.count > 1 else { return a }
    let pivot = a[a.count / 2]
    let less = a.filter { $0 < pivot }
    let equal = a.filter { $0 == pivot }
    let greater = a.filter { $0 > pivot }
    return quicksortNaive(less) + equal + quicksortNaive(greater)
}

github仓库地址 https://github.com/SunZhiC/DataStructuresInSwift

References

Data Structures & Algorithms in Swift by Matthijs Hollemans.
https://github.com/apple/swift-algorithms
https://github.com/raywenderlich/swift-algorithm-club

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 203,937评论 6 478
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,503评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 150,712评论 0 337
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,668评论 1 276
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,677评论 5 366
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,601评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,975评论 3 396
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,637评论 0 258
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,881评论 1 298
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,621评论 2 321
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,710评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,387评论 4 319
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,971评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,947评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,189评论 1 260
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 44,805评论 2 349
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,449评论 2 342

推荐阅读更多精彩内容