C#经典十大排序算法（完结）

C#冒泡排序算法

简介

冒泡排序算法是一种基础的排序算法，它的实现原理比较简单。核心思想是通过相邻元素的比较和交换来将最大（或最小）的元素逐步"冒泡"到数列的末尾。

详细文章描述

https://mp.weixin.qq.com/s/z_LPZ6QUFNJcwaEw_H5qbQ

代码实现

        /// <summary>
        /// 递归方式实现冒泡排序
        /// </summary>
        /// <param name="arr">arr</param>
        /// <param name="arrLength">arrLength</param>
        public static void RecursiveBubbleSort(int[] arr, int arrLength)
        {
            if (arrLength == 1)
                return;

            for (int i = 0; i < arrLength - 1; i++)
            {
                if (arr[i] > arr[i + 1])
                {
                    //交换arr[i]和arr[i+1]的值
                    int temp = arr[i];
                    arr[i] = arr[i + 1];
                    arr[i + 1] = temp;
                }
            }

            RecursiveBubbleSort(arr, arrLength - 1);
        }

        public static void RecursiveBubbleSortRun()
        {
            int[] arr = { 1, 8, 9, 5, 6, 2, 3, 4, 7 };
            int arrLength = arr.Length;
            RecursiveBubbleSort(arr, arrLength);
            Console.WriteLine("排序后结果：" + string.Join(", ", arr));
        }

C#选择排序算法

简介

选择排序算法的基本思想是每一次从待排序的数据元素中选出最小（或最大）的一个元素，存放在序列的起始位置，然后，再从剩余未排序元素中继续寻找最小（大）元素，然后放到已排序序列的末尾。以此类推，直到全部待排序的数据元素排完。

详细文章描述

https://mp.weixin.qq.com/s/B1QdqyP8HQgOv8tlSujtog

代码实现

        /// <summary>
        /// 选择排序算法
        /// </summary>
        public static void SelectionSortAlgorithmMain()
        {
            int[] array = { 64, 25, 12, 22, 11, 99, 3, 100 };

            Console.WriteLine("原始数组: ");
            PrintArray(array);

            SelectionSortAlgorithm(array);

            Console.WriteLine("排序后的数组: ");
            PrintArray(array);
        }

        static void SelectionSortAlgorithm(int[] arr)
        {
            int n = arr.Length;

            for (int i = 0; i < n - 1; i++)
            {
                // 在未排序部分中找到最小元素的索引
                int minIndex = i;
                for (int j = i + 1; j < n; j++)
                {
                    if (arr[j] < arr[minIndex])
                    {
                        minIndex = j;
                    }
                }

                // 将最小元素与未排序部分的第一个元素交换位置
                int temp = arr[minIndex];
                arr[minIndex] = arr[i];
                arr[i] = temp;
            }
        }

        static void PrintArray(int[] arr)
        {
            int n = arr.Length;
            for (int i = 0; i < n; ++i)
            {
                Console.Write(arr[i] + " ");
            }
            Console.WriteLine();
        }

C#插入排序算法

简介

插入排序算法是一种简单、直观的排序算法，其原理是将一个待排序的元素逐个地插入到已经排好序的部分中。

详细文章描述

https://mp.weixin.qq.com/s/YEregZ_GOGgEltGUJadycw

代码实现

 public static void InsertionSort(int[] array)
        {
            int arrayLength = array.Length;//数组长度（时间复杂度为O(n^2)）
            for (int i = 1; i < arrayLength; ++i)
            {
                //定义临时变量
                int temp = array[i];
                int j = i - 1;

                while (j >= 0 && array[j] > temp)
                {
                    array[j + 1] = array[j];
                    j--;
                }

                array[j + 1] = temp;
            }
        }

        public static void InsertionSortRun()
        {
            int[] array = { 26, 15, 5, 3, 38, 36, 44, 27, 47, 2, 46, 4, 50, 19, 48 };

            Console.WriteLine("排序前:" + string.Join(", ", array));

            InsertionSort(array);

            Console.WriteLine("排序后:" + string.Join(", ", array));
        }

C#希尔排序算法

简介

希尔排序简单的来说就是一种改进的插入排序算法，它通过将待排序的元素分成若干个子序列，然后对每个子序列进行插入排序，最终逐步缩小子序列的间隔，直到整个序列变得有序。希尔排序的主要思想是通过插入排序的优势，减小逆序对的距离，从而提高排序效率。

详细文章描述

https://mp.weixin.qq.com/s/_t9QVuj_rLcNomyv7LcGMA

代码实现

public static void ShellSort(int[] array)
        {
            int arrLength = array.Length;

            // 初始化增量（初始间隔）为数组长度的一半
            int gap = arrLength / 2;

            // 不断缩小增量，直到增量为1
            while (gap > 0)
            {
                // 对每个子序列进行插入排序
                for (int i = gap; i < arrLength; i++)
                {
                    int temp = array[i];
                    int j = i;

                    // 在子序列内部进行插入排序
                    while (j >= gap && array[j - gap] > temp)
                    {
                        array[j] = array[j - gap];
                        j -= gap;
                    }

                    array[j] = temp;
                }

                // 缩小增量
                gap /= 2;
            }
        }

        public static void ShellSortRun()
        {
            int[] array = { 19, 20, 22, 32, 34, 50, 99, 49, 1, 11, 11, 55, 35, 93, 96, 71, 70, 38, 78, 48 };

            Console.WriteLine("排序前数组：" + string.Join(", ", array));

            ShellSort(array);

            Console.WriteLine("排序后数组：" + string.Join(", ", array));
        }

C#归并排序算法

简介

归并排序是一种常见的排序算法，它采用分治法的思想，在排序过程中不断将待排序序列分割成更小的子序列，直到每个子序列中只剩下一个元素，然后将这些子序列两两合并排序，最终得到一个有序的序列。

详细文章描述

https://mp.weixin.qq.com/s/ToURWBfVIl7087Ago8fGdQ

代码实现

  public static void MergeSort(int[] arr, int left, int right)
        {
            if (left < right)
            {
                // 计算中间索引
                int mid = (left + right) / 2;

                // 对左半部分数组进行归并排序
                MergeSort(arr, left, mid);

                // 对右半部分数组进行归并排序
                MergeSort(arr, mid + 1, right);

                // 合并两个有序数组
                Merge(arr, left, mid, right);
            }
        }

        public static void Merge(int[] arr, int left, int mid, int right)
        {
            int n1 = mid - left + 1; // 左半部分数组的长度
            int n2 = right - mid;    // 右半部分数组的长度

            // 创建临时数组
            int[] leftArr = new int[n1];
            int[] rightArr = new int[n2];

            // 将数据拷贝到临时数组
            for (int i = 0; i < n1; ++i)
            {
                leftArr[i] = arr[left + i];
            }

            for (int j = 0; j < n2; ++j)
            {
                rightArr[j] = arr[mid + 1 + j];
            }

            // 合并两个有序数组
            int k = left;   // 初始化合并后的数组索引
            int p = 0;      // 初始化左半部分数组的索引
            int q = 0;      // 初始化右半部分数组的索引

            while (p < n1 && q < n2)
            {
                if (leftArr[p] <= rightArr[q])
                {
                    arr[k] = leftArr[p];
                    p++;
                }
                else
                {
                    arr[k] = rightArr[q];
                    q++;
                }
                k++;
            }

            // 复制左半部分数组的剩余元素
            while (p < n1)
            {
                arr[k] = leftArr[p];
                p++;
                k++;
            }

            // 复制右半部分数组的剩余元素
            while (q < n2)
            {
                arr[k] = rightArr[q];
                q++;
                k++;
            }
        }

        public static void MergeSortRun()
        {
            int[] array = { 19, 27, 46, 48, 50, 2, 4, 44, 47, 36, 38, 15, 26, 5, 3 };
            Console.WriteLine("排序前数组：" + string.Join(", ", array));

            MergeSort(array, 0, array.Length - 1);

            Console.WriteLine("排序后数组：" + string.Join(", ", array));
        }   

C#快速排序算法

简介

快速排序是一种常用的排序算法，它基于分治的思想，通过将一个无序的序列分割成两个子序列，并递归地对子序列进行排序，最终完成整个序列的排序。

详细文章描述

https://mp.weixin.qq.com/s/7vms2Q4s7DBdFs31w4cfVA

代码实现

 public class 快速排序算法
    {
        public static void Sort(int[] array, int low, int high)
        {
            if (low < high)
            {
                //将数组分割为两部分，并返回分割点的索引
                int pivotIndex = Partition(array, low, high);

                //递归对分割后的两部分进行排序
                Sort(array, low, pivotIndex - 1);
                Sort(array, pivotIndex + 1, high);
            }
        }

        private static int Partition(int[] array, int low, int high)
        {
            //选择最后一个元素作为基准元素
            int pivot = array[high];
            int i = low - 1;

            for (int j = low; j <= high - 1; j++)
            {
                //如果当前元素小于等于基准元素，则将它与i+1位置的元素交换
                if (array[j] <= pivot)
                {
                    i++;
                    Swap(array, i, j);
                }
            }

            //将基准元素放置到正确的位置上
            Swap(array, i + 1, high);

            return i + 1; //返回基准元素的索引
        }

        private static void Swap(int[] array, int i, int j)
        {
            int temp = array[i];
            array[i] = array[j];
            array[j] = temp;
        }

        public static void QuickSortRun()
        {
            int[] array = { 2, 3, 5, 38, 19, 15, 26, 27, 36, 44, 47, 46, 50, 48, 4 };
            Sort(array, 0, array.Length - 1);
            Console.WriteLine("排序后结果：" + string.Join(", ", array));
        }
    }

C#堆排序算法

简介

堆排序是一种高效的排序算法，基于二叉堆数据结构实现。它具有稳定性、时间复杂度为O(nlogn)和空间复杂度为O(1)的特点。

详细文章描述

https://mp.weixin.qq.com/s/zS_ESKzlg05ICqFPIaePkg

代码实现

 public static void HeapSort(int[] array)
        {
            int arrayLength = array.Length;

            //构建最大堆
            for (int i = arrayLength / 2 - 1; i >= 0; i--)
                Heapify(array, arrayLength, i);

            //依次取出堆顶元素，并重新调整堆
            for (int i = arrayLength - 1; i >= 0; i--)
            {
                //将堆顶元素与当前最后一个元素交换
                int temp = array[0];
                array[0] = array[i];
                array[i] = temp;

                //重新调整堆
                Heapify(array, i, 0);
            }
        }

        private static void Heapify(int[] arr, int n, int i)
        {
            int largest = i; //假设父节点最大
            int left = 2 * i + 1; //左子节点
            int right = 2 * i + 2; //右子节点

            //如果左子节点大于父节点，则更新最大值
            if (left < n && arr[left] > arr[largest])
                largest = left;

            //如果右子节点大于父节点和左子节点，则更新最大值
            if (right < n && arr[right] > arr[largest])
                largest = right;

            //如果最大值不是当前父节点，则交换父节点和最大值，并继续向下调整堆
            if (largest != i)
            {
                int swap = arr[i];
                arr[i] = arr[largest];
                arr[largest] = swap;

                Heapify(arr, n, largest);
            }
        }

        public static void HeapSortRun()
        {
            int[] array = { 19, 27, 46, 48, 50, 2, 4, 44, 47, 36, 38, 15, 26, 5, 3, 99, 888, 0, -1 };
            Console.WriteLine("排序前数组：" + string.Join(", ", array));

            HeapSort(array);

            Console.WriteLine("排序后数组：" + string.Join(", ", array));
        }

C#计数排序算法

简介

计数排序是一种非比较性的排序算法，适用于排序一定范围内的整数。它的基本思想是通过统计每个元素的出现次数，然后根据元素的大小依次输出排序结果。

详细文章描述

https://mp.weixin.qq.com/s/PA5NNqcy3CM9PSncWCsmEg

代码实现

public static void CountingSort(int[] array)
        {
            int arrayLength = array.Length;
            if (arrayLength <= 1) return;

            int min = array[0];
            int max = array[0];

            //找出最大值和最小值
            for (int i = 1; i < arrayLength; i++)
            {
                if (array[i] < min) min = array[i];
                if (array[i] > max) max = array[i];
            }

            //统计每个元素出现的次数
            int[] count = new int[max - min + 1];

            //统计每个元素出现的次数
            for (int i = 0; i < arrayLength; i++)
            {
                count[array[i] - min]++;
            }

            //根据count数组和min值确定每个元素的起始位置
            for (int i = 1; i < count.Length; i++)
            {
                count[i] += count[i - 1];
            }

            //存储排序结果
            int[] temp = new int[arrayLength];

            //根据count数组和min值确定每个元素在temp数组中的位置
            for (int i = arrayLength - 1; i >= 0; i--)
            {
                int index = count[array[i] - min] - 1;
                temp[index] = array[i];
                count[array[i] - min]--;
            }

            //将排序结果复制回原数组
            for (int i = 0; i < arrayLength; i++)
            {
                array[i] = temp[i];
            }
        }

        public static void CountingSortRun()
        {
            int[] array = { 19, 27, 46, 48, 50, 2, 4, 44, 47, 36, 38, 15, 26, 5, 3, 99, 888};
            Console.WriteLine("排序前数组：" + string.Join(", ", array));

            CountingSort(array);

            Console.WriteLine("排序后数组：" + string.Join(", ", array));
        }

C#桶排序算法

简介

桶排序是一种线性时间复杂度的排序算法，它将待排序的数据分到有限数量的桶中，每个桶再进行单独排序，最后将所有桶中的数据按顺序依次取出，即可得到排序结果。

详细文章描述

https://mp.weixin.qq.com/s/YzviDcm3-4E5Wf2jooylJQ

代码实现

public static void BucketSort(int[] array)
        {
            int arrLength = array.Length;
            if (arrLength <= 1)
            {
                return;
            }

            //确定桶的数量
            int maxValue = array[0], minValue = array[0];
            for (int i = 1; i < arrLength; i++)
            {
                if (array[i] > maxValue)
                    maxValue = array[i];
                if (array[i] < minValue)
                    minValue = array[i];
            }
            int bucketCount = (maxValue - minValue) / arrLength + 1;

            //创建桶并将数据放入桶中
            List<List<int>> buckets = new List<List<int>>(bucketCount);
            for (int i = 0; i < bucketCount; i++)
            {
                buckets.Add(new List<int>());
            }

            for (int i = 0; i < arrLength; i++)
            {
                int bucketIndex = (array[i] - minValue) / arrLength;
                buckets[bucketIndex].Add(array[i]);
            }

            //对每个非空的桶进行排序
            int index = 0;
            for (int i = 0; i < bucketCount; i++)
            {
                if (buckets[i].Count == 0)
                {
                    continue;
                }

                int[] tempArr = buckets[i].ToArray();
                Array.Sort(tempArr);

                foreach (int num in tempArr)
                {
                    array[index++] = num;
                }
            }
        }

        public static void BucketSortRun()
        {
            int[] array = { 19, 27, 46, 48, 50, 2, 4, 44, 47, 36, 38, 15, 26, 5, 3, 99, 888};
            Console.WriteLine("排序前数组：" + string.Join(", ", array));

            BucketSort(array);

            Console.WriteLine("排序后数组：" + string.Join(", ", array));
        }

C#基数排序算法

简介

基数排序是一种非比较性排序算法，它通过将待排序的数据拆分成多个数字位进行排序。

详细文章描述

https://mp.weixin.qq.com/s/dCG-LLim4UGD1kIY2a3hmA

代码实现

public static void RadixSort(int[] array)
        {
            if (array == null || array.Length < 2)
            {
                return;
            }

            //获取数组中的最大值，确定排序的位数
            int max = GetMaxValue(array);

            //进行基数排序
            for (int exp = 1; max / exp > 0; exp *= 10)
            {
                CountingSort(array, exp);
            }
        }

        private static void CountingSort(int[] array, int exp)
        {
            int arrayLength = array.Length;
            int[] output = new int[arrayLength];
            int[] count = new int[10];

            //统计每个桶中的元素个数
            for (int i = 0; i < arrayLength; i++)
            {
                count[(array[i] / exp) % 10]++;
            }

            //计算每个桶中最后一个元素的位置
            for (int i = 1; i < 10; i++)
            {
                count[i] += count[i - 1];
            }

            //从原数组中取出元素，放入到输出数组中
            for (int i = arrayLength - 1; i >= 0; i--)
            {
                output[count[(array[i] / exp) % 10] - 1] = array[i];
                count[(array[i] / exp) % 10]--;
            }

            //将输出数组复制回原数组
            for (int i = 0; i < arrayLength; i++)
            {
                array[i] = output[i];
            }
        }

        private static int GetMaxValue(int[] arr)
        {
            int max = arr[0];
            for (int i = 1; i < arr.Length; i++)
            {
                if (arr[i] > max)
                {
                    max = arr[i];
                }
            }
            return max;
        }

        public static void RadixSortRun()
        {
            int[] array = { 19, 27, 46, 48, 99, 888, 50, 2, 4, 44, 47, 36, 38, 15, 26, 5, 3 };

            Console.WriteLine("排序前数组：" + string.Join(", ", array));

            RadixSort(array);

            Console.WriteLine("排序后数组：" + string.Join(", ", array));
        }