算法系列15天速成 第三天 七大经典排序【下】

希尔排序

在数字的世界里，有一种排序的舞蹈，那就是希尔排序。让我们揭开它的神秘面纱，看看它的工作原理。

想象一下，我们手中有两组数字，一组是20和30，另一组是80和60。我们将20与30相比较，因为30大于20，所以它们的位置不会交换。然后，我们比较80和60，这次因为60小于80，我们会交换它们的位置。

现在，让我们进一步复杂化。当d=2时，我们会比较40和60，不交换它们的位置。然后，我们会比较60和30，因为此时的规则是交换位置。交换后的30比之前的40小，这就产生了矛盾。于是，我们需要再次交换40和30的位置。这个过程就像是在舞蹈中不断地调整步伐，寻找最佳的位置组合。

接下来，我们将20与50比较，不交换位置，然后将50与80比较，同样不交换位置。这个过程就像是舞台上的演员，在导演的指挥下找到他们在舞台上的位置。

代码示例如下：

```csharp

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Threading;

using System.Diagnostics;

namespace ShellSortComparison

{

public class Program

{

static void Main(string[] args)

{

// 进行五次测试以获取更准确的数据

for (int testRun = 1; testRun <= 5; testRun++)

{

List randomNumbers = new List();

for (int i = 0; i < 10000; i++)

{

Thread.Sleep(1); // 模拟等待时间，增加随机性，并非实际排序操作的一部分

randomNumbers.Add(new Random((int)DateTime.Now.Ticks).Next(10000, 1000000)); // 添加随机数到列表中

}

List sortedNumbers = new List(randomNumbers); // 创建原始列表的副本进行排序测试，避免修改原始数据影响结果对比。

Console.WriteLine($"第{testRun}次测试开始");

Stopwatch watch = new Stopwatch(); // 创建计时器以测量排序时间

归并排序，一种深奥且富有挑战性的排序算法，其名字便揭示了它的核心思想——“归并”。初次接触，可能会觉得它难以理解，特别是在编写代码时，我花了整个下午的时间才掌握，那种成就感油然而生。

在理解归并排序之前，我们首先要了解它的核心构成元素——“分”与“并”。我们可以将其视为一个既简单又复杂的舞蹈，先分解再组合，如同拼图般精彩。

“分”。这个过程如同把一块大饼不断切割成小块，直至不能再切。在归并排序中，“分”意味着将数组不断地分割，直至每个子数组只包含一个元素。这一步虽然看似简单，但却是整个排序过程的基础。每一个小数组（或称为子数组）都被视为一个独立的单元，等待下一步的合并。

接下来，“并”。这一步就像是将之前分割的碎片逐一合并，以产生有序的结果。在归并排序中，“并”意味着将这些单一的元素按照特定的规则进行合并。这里的规则就是比较大小：每次从两个子数组中取出一个元素进行比较，将较小的元素放入新的数组中。当所有的子数组都被遍历后，一个新的、有序的数组就形成了。

这个过程如同拼图游戏一样，每个碎片都有其独特的位置和角色。一旦正确组合，一幅美丽的图画就会展现在眼前。归并排序就是这样，通过不断的分割和合并，将混乱的数组变得有序。

虽然归并排序的逻辑思维较为复杂，但只要掌握了它的核心思想——“分”与“并”，就能够轻松应对任何挑战。这就像攀登一座高山，虽然路途艰辛，但只要我们坚持不懈，山顶的美景一定会让我们觉得一切努力都是值得的。在数字的海洋中，代码是船只的航海指南。今天，我将为你一段关于归并排序的C代码，这是一种将复杂问题分解为更小部分的强大排序算法。让我们共同见证归并排序的力量与美妙。

以下是这段代码的生动描述与：

代码世界中的归并排序传奇正在上演。在名为MergeSort的命名空间中，一个名为Program的类正在书写它的辉煌篇章。在这个类里，有一个神秘的Main函数，如同故事的起点。一场盛大的排序活动在这里启动，主角们——数组中的数字们跃跃欲试。它们从混乱走向有序的命运将在这里揭晓。

让我们聚焦这个舞台上的关键角色：数组array，它包含了待排序的数字。这些数字像一群迷失方向的旅人，等待着被引领到正确的位置。临时存放数组temparray，就像是一个临时的避风港，为旅途中的数字们提供暂时的庇护。参数left和right则代表了排序序列的开始和结束位置。这些位置就像路标，指引着数字们前进的方向。

在舞台上，归并排序的表演分为三个部分：划分、两两合并和最终的排序结果展示。通过递归的方式将数组划分为更小的部分，这个过程就像是将混乱的数字旅人分成不同的队伍。接着，通过Merge函数进行两两合并，这个过程如同将两个有序的队伍合并成一个更大的有序队伍。在这个过程中，数字们通过比较大小来决定谁在前谁在后，直到每个数字都找到了自己的位置。排序完成后的数组会通过Console.WriteLine展示出来，数字们终于从混乱走向有序，它们的故事也在这里落下帷幕。

让我们欣赏这个代码世界的壮丽景色。归并排序的算法就像是一座精心雕琢的建筑，每一个细节都充满了智慧和美感。在这个世界里，数字们的故事正在上演，它们从混乱走向有序，如同生活中的一切美好事物，都在归并排序的舞台上找到了自己的位置。让我们为这些英勇的数字们欢呼吧！