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* Retranslate Japanese docs with GPT-5.4 * Retranslate Japanese code with GPT-5.4
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Yudong Jin
6
ja/codes/cpp/chapter_sorting/CMakeLists.txt
Normal file
6
ja/codes/cpp/chapter_sorting/CMakeLists.txt
Normal file
@@ -0,0 +1,6 @@
|
||||
add_executable(selection_sort selection_sort.cpp)
|
||||
add_executable(bubble_sort bubble_sort.cpp)
|
||||
add_executable(insertion_sort insertion_sort.cpp)
|
||||
add_executable(merge_sort merge_sort.cpp)
|
||||
add_executable(quick_sort quick_sort.cpp)
|
||||
add_executable(heap_sort heap_sort.cpp)
|
||||
@@ -8,49 +8,49 @@
|
||||
|
||||
/* バブルソート */
|
||||
void bubbleSort(vector<int> &nums) {
|
||||
// 外側ループ：未ソート範囲は[0, i]
|
||||
// 外側のループ：未ソート区間は [0, i]
|
||||
for (int i = nums.size() - 1; i > 0; i--) {
|
||||
// 内側ループ：未ソート範囲[0, i]内の最大要素を範囲の右端に交換
|
||||
// 内側のループ：未ソート区間 [0, i] の最大要素をその区間の最右端へ交換
|
||||
for (int j = 0; j < i; j++) {
|
||||
if (nums[j] > nums[j + 1]) {
|
||||
// nums[j]とnums[j + 1]を交換
|
||||
// ここではstdのswapを使用
|
||||
// nums[j] と nums[j + 1] を交換する
|
||||
// ここでは std::swap() 関数を使用する
|
||||
swap(nums[j], nums[j + 1]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* バブルソート（フラグ最適化版）*/
|
||||
/* バブルソート（フラグ最適化） */
|
||||
void bubbleSortWithFlag(vector<int> &nums) {
|
||||
// 外側ループ：未ソート範囲は[0, i]
|
||||
// 外側のループ：未ソート区間は [0, i]
|
||||
for (int i = nums.size() - 1; i > 0; i--) {
|
||||
bool flag = false; // フラグを初期化
|
||||
// 内側ループ：未ソート範囲[0, i]内の最大要素を範囲の右端に交換
|
||||
bool flag = false; // フラグを初期化する
|
||||
// 内側のループ：未ソート区間 [0, i] の最大要素をその区間の最右端へ交換
|
||||
for (int j = 0; j < i; j++) {
|
||||
if (nums[j] > nums[j + 1]) {
|
||||
// nums[j]とnums[j + 1]を交換
|
||||
// ここではstdのswapを使用
|
||||
// nums[j] と nums[j + 1] を交換する
|
||||
// ここでは std::swap() 関数を使用する
|
||||
swap(nums[j], nums[j + 1]);
|
||||
flag = true; // 交換された要素を記録
|
||||
flag = true; // 交換する要素を記録
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
if (!flag)
|
||||
break; // この回の「バブリング」で要素が交換されなかった場合、終了
|
||||
break; // このバブル処理で要素交換が一度もなければそのまま終了
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ドライバコード */
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
int main() {
|
||||
vector<int> nums = {4, 1, 3, 1, 5, 2};
|
||||
bubbleSort(nums);
|
||||
cout << "バブルソート後、nums = ";
|
||||
cout << "バブルソート完了後 nums = ";
|
||||
printVector(nums);
|
||||
|
||||
vector<int> nums1 = {4, 1, 3, 1, 5, 2};
|
||||
bubbleSortWithFlag(nums1);
|
||||
cout << "バブルソート後、nums1 = ";
|
||||
cout << "バブルソート完了後 nums1 = ";
|
||||
printVector(nums1);
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -8,22 +8,22 @@
|
||||
|
||||
/* バケットソート */
|
||||
void bucketSort(vector<float> &nums) {
|
||||
// k = n/2個のバケットを初期化、各バケットに2つの要素を割り当てることを期待
|
||||
// k = n/2 個のバケットを初期化し、各バケットに 2 要素ずつ割り当てる想定とする
|
||||
int k = nums.size() / 2;
|
||||
vector<vector<float>> buckets(k);
|
||||
// 1. 配列要素を各バケットに分配
|
||||
// 1. 配列要素を各バケットに振り分ける
|
||||
for (float num : nums) {
|
||||
// 入力データ範囲は[0, 1)、num * kを使用してインデックス範囲[0, k-1]にマップ
|
||||
// 入力データの範囲は [0, 1) であり、num * k を用いてインデックス範囲 [0, k-1] に写像する
|
||||
int i = num * k;
|
||||
// bucket_idxバケットに数値を追加
|
||||
// num をバケット bucket_idx に追加
|
||||
buckets[i].push_back(num);
|
||||
}
|
||||
// 2. 各バケットをソート
|
||||
// 2. 各バケットをソートする
|
||||
for (vector<float> &bucket : buckets) {
|
||||
// 組み込みソート関数を使用、他のソートアルゴリズムに置き換えることも可能
|
||||
// 組み込みのソート関数を使う。他のソートアルゴリズムに置き換えてもよい
|
||||
sort(bucket.begin(), bucket.end());
|
||||
}
|
||||
// 3. バケットを走査して結果をマージ
|
||||
// 3. バケットを走査して結果を結合
|
||||
int i = 0;
|
||||
for (vector<float> &bucket : buckets) {
|
||||
for (float num : bucket) {
|
||||
@@ -32,13 +32,13 @@ void bucketSort(vector<float> &nums) {
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ドライバコード */
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
int main() {
|
||||
// 入力データが浮動小数点数、範囲[0, 1)と仮定
|
||||
// 入力データは範囲 [0, 1) の浮動小数点数とする
|
||||
vector<float> nums = {0.49f, 0.96f, 0.82f, 0.09f, 0.57f, 0.43f, 0.91f, 0.75f, 0.15f, 0.37f};
|
||||
bucketSort(nums);
|
||||
cout << "バケットソート後、nums = ";
|
||||
cout << "バケットソート完了後 nums = ";
|
||||
printVector(nums);
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -6,21 +6,21 @@
|
||||
|
||||
#include "../utils/common.hpp"
|
||||
|
||||
/* カウントソート */
|
||||
// 簡単な実装、オブジェクトのソートには使用できない
|
||||
/* 計数ソート */
|
||||
// 簡易実装のため、オブジェクトのソートには使えない
|
||||
void countingSortNaive(vector<int> &nums) {
|
||||
// 1. 配列の最大要素mを統計
|
||||
// 1. 配列の最大要素 m を求める
|
||||
int m = 0;
|
||||
for (int num : nums) {
|
||||
m = max(m, num);
|
||||
}
|
||||
// 2. 各数字の出現回数を統計
|
||||
// counter[num]はnumの出現回数を表す
|
||||
// 2. 各数値の出現回数を数える
|
||||
// counter[num] は num の出現回数を表す
|
||||
vector<int> counter(m + 1, 0);
|
||||
for (int num : nums) {
|
||||
counter[num]++;
|
||||
}
|
||||
// 3. counterを走査し、各要素を元の配列numsに戻す
|
||||
// 3. counter を走査し、各要素を元の配列 nums に書き戻す
|
||||
int i = 0;
|
||||
for (int num = 0; num < m + 1; num++) {
|
||||
for (int j = 0; j < counter[num]; j++, i++) {
|
||||
@@ -29,49 +29,49 @@ void countingSortNaive(vector<int> &nums) {
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* カウントソート */
|
||||
// 完全な実装、オブジェクトのソートが可能で安定ソート
|
||||
/* 計数ソート */
|
||||
// 完全な実装で、オブジェクトをソートでき、かつ安定ソートである
|
||||
void countingSort(vector<int> &nums) {
|
||||
// 1. 配列の最大要素mを統計
|
||||
// 1. 配列の最大要素 m を求める
|
||||
int m = 0;
|
||||
for (int num : nums) {
|
||||
m = max(m, num);
|
||||
}
|
||||
// 2. 各数字の出現回数を統計
|
||||
// counter[num]はnumの出現回数を表す
|
||||
// 2. 各数値の出現回数を数える
|
||||
// counter[num] は num の出現回数を表す
|
||||
vector<int> counter(m + 1, 0);
|
||||
for (int num : nums) {
|
||||
counter[num]++;
|
||||
}
|
||||
// 3. counterの前缀和を計算し、「出現回数」を「末尾インデックス」に変換
|
||||
// counter[num]-1はnumがresで現れる最後のインデックス
|
||||
// 3. counter の累積和を求めて、「出現回数」を「末尾インデックス」に変換する
|
||||
// つまり counter[num]-1 は、num が res に最後に現れるインデックス
|
||||
for (int i = 0; i < m; i++) {
|
||||
counter[i + 1] += counter[i];
|
||||
}
|
||||
// 4. numsを逆順で走査し、各要素を結果配列resに配置
|
||||
// 結果を記録する配列resを初期化
|
||||
// 4. nums を逆順に走査し、各要素を結果配列 res に格納する
|
||||
// 結果を記録するための配列 res を初期化
|
||||
int n = nums.size();
|
||||
vector<int> res(n);
|
||||
for (int i = n - 1; i >= 0; i--) {
|
||||
int num = nums[i];
|
||||
res[counter[num] - 1] = num; // numを対応するインデックスに配置
|
||||
counter[num]--; // 前缀和を1減らし、numを配置する次のインデックスを取得
|
||||
res[counter[num] - 1] = num; // num を対応するインデックスに配置
|
||||
counter[num]--; // 累積和を 1 減らして、次に num を配置するインデックスを得る
|
||||
}
|
||||
// 結果配列resで元の配列numsを上書き
|
||||
// 結果配列 res で元の配列 nums を上書きする
|
||||
nums = res;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ドライバコード */
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
int main() {
|
||||
vector<int> nums = {1, 0, 1, 2, 0, 4, 0, 2, 2, 4};
|
||||
countingSortNaive(nums);
|
||||
cout << "カウントソート（オブジェクトソート不可）後、nums = ";
|
||||
cout << "カウントソート（オブジェクトはソートできない）完了後 nums = ";
|
||||
printVector(nums);
|
||||
|
||||
vector<int> nums1 = {1, 0, 1, 2, 0, 4, 0, 2, 2, 4};
|
||||
countingSort(nums1);
|
||||
cout << "カウントソート後、nums1 = ";
|
||||
cout << "カウントソート完了後 nums1 = ";
|
||||
printVector(nums1);
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -6,10 +6,10 @@
|
||||
|
||||
#include "../utils/common.hpp"
|
||||
|
||||
/* ヒープの長さはn、ノードiから上から下へヒープ化を開始 */
|
||||
/* ヒープの長さは n。ノード i から下方向にヒープ化 */
|
||||
void siftDown(vector<int> &nums, int n, int i) {
|
||||
while (true) {
|
||||
// i、l、r の中で最大のノードを決定し、maとして記録
|
||||
// ノード i, l, r のうち値が最大のノードを ma とする
|
||||
int l = 2 * i + 1;
|
||||
int r = 2 * i + 2;
|
||||
int ma = i;
|
||||
@@ -17,38 +17,38 @@ void siftDown(vector<int> &nums, int n, int i) {
|
||||
ma = l;
|
||||
if (r < n && nums[r] > nums[ma])
|
||||
ma = r;
|
||||
// ノードiが最大か、インデックスl、rが境界外の場合、それ以上のヒープ化は不要で終了
|
||||
// ノード i が最大、またはインデックス l, r が範囲外なら、ヒープ化は不要なので抜ける
|
||||
if (ma == i) {
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
// 二つのノードを交換
|
||||
// 2 つのノードを交換
|
||||
swap(nums[i], nums[ma]);
|
||||
// 下向きにヒープ化をループ
|
||||
// ループで上から下へヒープ化
|
||||
i = ma;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ヒープソート */
|
||||
void heapSort(vector<int> &nums) {
|
||||
// ヒープ構築操作：葉以外のすべてのノードをヒープ化
|
||||
// ヒープ構築：葉ノード以外のすべてのノードをヒープ化する
|
||||
for (int i = nums.size() / 2 - 1; i >= 0; --i) {
|
||||
siftDown(nums, nums.size(), i);
|
||||
}
|
||||
// ヒープから最大要素を抽出し、n-1回繰り返す
|
||||
// ヒープから最大要素を取り出し、n-1 回繰り返す
|
||||
for (int i = nums.size() - 1; i > 0; --i) {
|
||||
// ルートノードを最右葉ノードと交換（最初の要素を最後の要素と交換）
|
||||
// 根ノードと最も右の葉ノードを交換（先頭要素と末尾要素を交換）
|
||||
swap(nums[0], nums[i]);
|
||||
// ルートノードから上から下へヒープ化を開始
|
||||
// 根ノードを起点に、上から下へヒープ化
|
||||
siftDown(nums, i, 0);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ドライバコード */
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
int main() {
|
||||
vector<int> nums = {4, 1, 3, 1, 5, 2};
|
||||
heapSort(nums);
|
||||
cout << "ヒープソート後、nums = ";
|
||||
cout << "ヒープソート完了後 nums = ";
|
||||
printVector(nums);
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -8,24 +8,24 @@
|
||||
|
||||
/* 挿入ソート */
|
||||
void insertionSort(vector<int> &nums) {
|
||||
// 外側ループ：ソート済み範囲は[0, i-1]
|
||||
// 外側ループ：整列済み区間は [0, i-1]
|
||||
for (int i = 1; i < nums.size(); i++) {
|
||||
int base = nums[i], j = i - 1;
|
||||
// 内側ループ：baseをソート済み範囲[0, i-1]内の正しい位置に挿入
|
||||
// 内側ループ: base をソート済み区間 [0, i-1] の正しい位置に挿入する
|
||||
while (j >= 0 && nums[j] > base) {
|
||||
nums[j + 1] = nums[j]; // nums[j]を一つ右に移動
|
||||
nums[j + 1] = nums[j]; // nums[j] を 1 つ右へ移動する
|
||||
j--;
|
||||
}
|
||||
nums[j + 1] = base; // baseを正しい位置に代入
|
||||
nums[j + 1] = base; // base を正しい位置に配置する
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ドライバコード */
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
int main() {
|
||||
vector<int> nums = {4, 1, 3, 1, 5, 2};
|
||||
insertionSort(nums);
|
||||
cout << "挿入ソート後、nums = ";
|
||||
cout << "挿入ソート完了後 nums = ";
|
||||
printVector(nums);
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -6,28 +6,28 @@
|
||||
|
||||
#include "../utils/common.hpp"
|
||||
|
||||
/* 左サブ配列と右サブ配列をマージ */
|
||||
/* 左部分配列と右部分配列をマージ */
|
||||
void merge(vector<int> &nums, int left, int mid, int right) {
|
||||
// 左サブ配列の区間は[left, mid]、右サブ配列の区間は[mid+1, right]
|
||||
// マージ結果を保存する一時配列tmpを作成
|
||||
// 左部分配列の区間は [left, mid]、右部分配列の区間は [mid+1, right]
|
||||
// マージ結果を格納する一時配列 tmp を作成
|
||||
vector<int> tmp(right - left + 1);
|
||||
// 左右サブ配列の開始インデックスを初期化
|
||||
// 左右の部分配列の開始インデックスを初期化する
|
||||
int i = left, j = mid + 1, k = 0;
|
||||
// 両サブ配列に要素がある間、小さい方の要素を一時配列にコピー
|
||||
// 左右の部分配列にまだ要素がある間は比較し、小さいほうを一時配列にコピーする
|
||||
while (i <= mid && j <= right) {
|
||||
if (nums[i] <= nums[j])
|
||||
tmp[k++] = nums[i++];
|
||||
else
|
||||
tmp[k++] = nums[j++];
|
||||
}
|
||||
// 左右サブ配列の残りの要素を一時配列にコピー
|
||||
// 左右の部分配列の残り要素を一時配列にコピーする
|
||||
while (i <= mid) {
|
||||
tmp[k++] = nums[i++];
|
||||
}
|
||||
while (j <= right) {
|
||||
tmp[k++] = nums[j++];
|
||||
}
|
||||
// 一時配列tmpの要素を元の配列numsの対応する区間にコピー
|
||||
// 一時配列 tmp の要素を元の配列 nums の対応区間にコピーする
|
||||
for (k = 0; k < tmp.size(); k++) {
|
||||
nums[left + k] = tmp[k];
|
||||
}
|
||||
@@ -37,22 +37,22 @@ void merge(vector<int> &nums, int left, int mid, int right) {
|
||||
void mergeSort(vector<int> &nums, int left, int right) {
|
||||
// 終了条件
|
||||
if (left >= right)
|
||||
return; // サブ配列の長さが1の時、再帰を終了
|
||||
// 分割段階
|
||||
return; // 部分配列の長さが 1 になったら再帰を終了
|
||||
// 分割フェーズ
|
||||
int mid = left + (right - left) / 2; // 中点を計算
|
||||
mergeSort(nums, left, mid); // 左サブ配列を再帰的に処理
|
||||
mergeSort(nums, mid + 1, right); // 右サブ配列を再帰的に処理
|
||||
// マージ段階
|
||||
mergeSort(nums, left, mid); // 左部分配列を再帰処理
|
||||
mergeSort(nums, mid + 1, right); // 右部分配列を再帰処理
|
||||
// マージフェーズ
|
||||
merge(nums, left, mid, right);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ドライバコード */
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
int main() {
|
||||
/* マージソート */
|
||||
vector<int> nums = {7, 3, 2, 6, 0, 1, 5, 4};
|
||||
mergeSort(nums, 0, nums.size() - 1);
|
||||
cout << "マージソート後、nums = ";
|
||||
cout << "マージソート完了後 nums = ";
|
||||
printVector(nums);
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -9,37 +9,30 @@
|
||||
/* クイックソートクラス */
|
||||
class QuickSort {
|
||||
private:
|
||||
/* 要素を交換 */
|
||||
static void swap(vector<int> &nums, int i, int j) {
|
||||
int tmp = nums[i];
|
||||
nums[i] = nums[j];
|
||||
nums[j] = tmp;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 分割 */
|
||||
/* 番兵分割 */
|
||||
static int partition(vector<int> &nums, int left, int right) {
|
||||
// nums[left]をピボットとして使用
|
||||
// nums[left] を基準値とする
|
||||
int i = left, j = right;
|
||||
while (i < j) {
|
||||
while (i < j && nums[j] >= nums[left])
|
||||
j--; // 右から左へピボットより小さい最初の要素を検索
|
||||
j--; // 右から左へ基準値未満の最初の要素を探す
|
||||
while (i < j && nums[i] <= nums[left])
|
||||
i++; // 左から右へピボットより大きい最初の要素を検索
|
||||
swap(nums, i, j); // これら二つの要素を交換
|
||||
i++; // 左から右へ基準値より大きい最初の要素を探す
|
||||
swap(nums[i], nums[j]); // この 2 つの要素を交換
|
||||
}
|
||||
swap(nums, i, left); // ピボットを二つのサブ配列の境界に交換
|
||||
return i; // ピボットのインデックスを返す
|
||||
swap(nums[i], nums[left]); // 基準値を 2 つの部分配列の境界へ交換する
|
||||
return i; // 基準値のインデックスを返す
|
||||
}
|
||||
|
||||
public:
|
||||
/* クイックソート */
|
||||
static void quickSort(vector<int> &nums, int left, int right) {
|
||||
// サブ配列の長さが1の時、再帰を終了
|
||||
// 部分配列の長さが 1 なら再帰を終了する
|
||||
if (left >= right)
|
||||
return;
|
||||
// 分割
|
||||
// 番兵分割
|
||||
int pivot = partition(nums, left, right);
|
||||
// 左サブ配列と右サブ配列を再帰的に処理
|
||||
// 左右の部分配列を再帰処理
|
||||
quickSort(nums, left, pivot - 1);
|
||||
quickSort(nums, pivot + 1, right);
|
||||
}
|
||||
@@ -48,119 +41,105 @@ class QuickSort {
|
||||
/* クイックソートクラス（中央値ピボット最適化） */
|
||||
class QuickSortMedian {
|
||||
private:
|
||||
/* 要素を交換 */
|
||||
static void swap(vector<int> &nums, int i, int j) {
|
||||
int tmp = nums[i];
|
||||
nums[i] = nums[j];
|
||||
nums[j] = tmp;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 三つの候補要素の中央値を選択 */
|
||||
/* 3つの候補要素の中央値を選ぶ */
|
||||
static int medianThree(vector<int> &nums, int left, int mid, int right) {
|
||||
int l = nums[left], m = nums[mid], r = nums[right];
|
||||
if ((l <= m && m <= r) || (r <= m && m <= l))
|
||||
return mid; // mはlとrの間
|
||||
return mid; // m は l と r の間
|
||||
if ((m <= l && l <= r) || (r <= l && l <= m))
|
||||
return left; // lはmとrの間
|
||||
return left; // l は m と r の間
|
||||
return right;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 分割（三つの中央値） */
|
||||
/* 番兵による分割処理（3 点中央値） */
|
||||
static int partition(vector<int> &nums, int left, int right) {
|
||||
// 三つの候補要素の中央値を選択
|
||||
// 3つの候補要素の中央値を選ぶ
|
||||
int med = medianThree(nums, left, (left + right) / 2, right);
|
||||
// 中央値を配列の最左位置に交換
|
||||
swap(nums, left, med);
|
||||
// nums[left]をピボットとして使用
|
||||
// 中央値を配列の最左端に交換する
|
||||
swap(nums[left], nums[med]);
|
||||
// nums[left] を基準値とする
|
||||
int i = left, j = right;
|
||||
while (i < j) {
|
||||
while (i < j && nums[j] >= nums[left])
|
||||
j--; // 右から左へピボットより小さい最初の要素を検索
|
||||
j--; // 右から左へ基準値未満の最初の要素を探す
|
||||
while (i < j && nums[i] <= nums[left])
|
||||
i++; // 左から右へピボットより大きい最初の要素を検索
|
||||
swap(nums, i, j); // これら二つの要素を交換
|
||||
i++; // 左から右へ基準値より大きい最初の要素を探す
|
||||
swap(nums[i], nums[j]); // この 2 つの要素を交換
|
||||
}
|
||||
swap(nums, i, left); // ピボットを二つのサブ配列の境界に交換
|
||||
return i; // ピボットのインデックスを返す
|
||||
swap(nums[i], nums[left]); // 基準値を 2 つの部分配列の境界へ交換する
|
||||
return i; // 基準値のインデックスを返す
|
||||
}
|
||||
|
||||
public:
|
||||
/* クイックソート */
|
||||
static void quickSort(vector<int> &nums, int left, int right) {
|
||||
// サブ配列の長さが1の時、再帰を終了
|
||||
// 部分配列の長さが 1 なら再帰を終了する
|
||||
if (left >= right)
|
||||
return;
|
||||
// 分割
|
||||
// 番兵分割
|
||||
int pivot = partition(nums, left, right);
|
||||
// 左サブ配列と右サブ配列を再帰的に処理
|
||||
// 左右の部分配列を再帰処理
|
||||
quickSort(nums, left, pivot - 1);
|
||||
quickSort(nums, pivot + 1, right);
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
|
||||
/* クイックソートクラス（末尾再帰最適化） */
|
||||
/* クイックソートクラス（再帰深度最適化） */
|
||||
class QuickSortTailCall {
|
||||
private:
|
||||
/* 要素を交換 */
|
||||
static void swap(vector<int> &nums, int i, int j) {
|
||||
int tmp = nums[i];
|
||||
nums[i] = nums[j];
|
||||
nums[j] = tmp;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 分割 */
|
||||
/* 番兵分割 */
|
||||
static int partition(vector<int> &nums, int left, int right) {
|
||||
// nums[left]をピボットとして使用
|
||||
// nums[left] を基準値とする
|
||||
int i = left, j = right;
|
||||
while (i < j) {
|
||||
while (i < j && nums[j] >= nums[left])
|
||||
j--; // 右から左へピボットより小さい最初の要素を検索
|
||||
j--; // 右から左へ基準値未満の最初の要素を探す
|
||||
while (i < j && nums[i] <= nums[left])
|
||||
i++; // 左から右へピボットより大きい最初の要素を検索
|
||||
swap(nums, i, j); // これら二つの要素を交換
|
||||
i++; // 左から右へ基準値より大きい最初の要素を探す
|
||||
swap(nums[i], nums[j]); // この 2 つの要素を交換
|
||||
}
|
||||
swap(nums, i, left); // ピボットを二つのサブ配列の境界に交換
|
||||
return i; // ピボットのインデックスを返す
|
||||
swap(nums[i], nums[left]); // 基準値を 2 つの部分配列の境界へ交換する
|
||||
return i; // 基準値のインデックスを返す
|
||||
}
|
||||
|
||||
public:
|
||||
/* クイックソート（末尾再帰最適化） */
|
||||
/* クイックソート（再帰深度最適化） */
|
||||
static void quickSort(vector<int> &nums, int left, int right) {
|
||||
// サブ配列の長さが1の時終了
|
||||
// 部分配列の長さが 1 なら終了
|
||||
while (left < right) {
|
||||
// 分割操作
|
||||
// 番兵による分割処理
|
||||
int pivot = partition(nums, left, right);
|
||||
// 二つのサブ配列のうち短い方でクイックソートを実行
|
||||
// 2 つの部分配列のうち短いほうにクイックソートを適用する
|
||||
if (pivot - left < right - pivot) {
|
||||
quickSort(nums, left, pivot - 1); // 左サブ配列を再帰的にソート
|
||||
left = pivot + 1; // 残りの未ソート区間は[pivot + 1, right]
|
||||
quickSort(nums, left, pivot - 1); // 左部分配列を再帰的にソート
|
||||
left = pivot + 1; // 未ソート区間の残りは [pivot + 1, right]
|
||||
} else {
|
||||
quickSort(nums, pivot + 1, right); // 右サブ配列を再帰的にソート
|
||||
right = pivot - 1; // 残りの未ソート区間は[left, pivot - 1]
|
||||
quickSort(nums, pivot + 1, right); // 右部分配列を再帰的にソート
|
||||
right = pivot - 1; // 未ソート区間の残りは [left, pivot - 1]
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
|
||||
/* ドライバコード */
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
int main() {
|
||||
/* クイックソート */
|
||||
vector<int> nums{2, 4, 1, 0, 3, 5};
|
||||
QuickSort::quickSort(nums, 0, nums.size() - 1);
|
||||
cout << "クイックソート後、nums = ";
|
||||
cout << "クイックソート完了後 nums = ";
|
||||
printVector(nums);
|
||||
|
||||
/* クイックソート（中央値ピボット最適化） */
|
||||
/* クイックソート（中央値の基準値で最適化） */
|
||||
vector<int> nums1 = {2, 4, 1, 0, 3, 5};
|
||||
QuickSortMedian::quickSort(nums1, 0, nums1.size() - 1);
|
||||
cout << "クイックソート（中央値ピボット最適化）完了、nums = ";
|
||||
cout << "クイックソート（中央値ピボット最適化）完了後 nums = ";
|
||||
printVector(nums1);
|
||||
|
||||
/* クイックソート（末尾再帰最適化） */
|
||||
/* クイックソート（再帰深度最適化） */
|
||||
vector<int> nums2 = {2, 4, 1, 0, 3, 5};
|
||||
QuickSortTailCall::quickSort(nums2, 0, nums2.size() - 1);
|
||||
cout << "クイックソート（末尾再帰最適化）完了、nums = ";
|
||||
cout << "クイックソート（再帰深度最適化）完了後 nums = ";
|
||||
printVector(nums2);
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -6,60 +6,60 @@
|
||||
|
||||
#include "../utils/common.hpp"
|
||||
|
||||
/* 要素numのk番目の桁を取得、exp = 10^(k-1) */
|
||||
/* 要素 num の下から k 桁目を取得（exp = 10^(k-1)） */
|
||||
int digit(int num, int exp) {
|
||||
// kの代わりにexpを渡すことで、ここで繰り返される高価な冪乗計算を避けることができる
|
||||
// ここで高コストな累乗計算を繰り返さないよう、k ではなく exp を渡す
|
||||
return (num / exp) % 10;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* カウントソート（numsのk番目の桁に基づく） */
|
||||
/* 計数ソート（nums の k 桁目でソート） */
|
||||
void countingSortDigit(vector<int> &nums, int exp) {
|
||||
// 10進数の桁範囲は0~9なので、長さ10のバケット配列が必要
|
||||
// 10 進数の各桁は 0~9 の範囲なので、長さ 10 のバケット配列が必要
|
||||
vector<int> counter(10, 0);
|
||||
int n = nums.size();
|
||||
// 数字0~9の出現回数を統計
|
||||
// 0~9 の各数字の出現回数を集計する
|
||||
for (int i = 0; i < n; i++) {
|
||||
int d = digit(nums[i], exp); // nums[i]のk番目の桁を取得、dとして記録
|
||||
counter[d]++; // 数字dの出現回数を統計
|
||||
int d = digit(nums[i], exp); // nums[i] の第 k 位を取得し、d とする
|
||||
counter[d]++; // 数字 d の出現回数を数える
|
||||
}
|
||||
// 前缀和を計算し、「出現回数」を「配列インデックス」に変換
|
||||
// 累積和を求め、「出現回数」を「配列インデックス」に変換する
|
||||
for (int i = 1; i < 10; i++) {
|
||||
counter[i] += counter[i - 1];
|
||||
}
|
||||
// 逆順で走査し、バケット統計に基づいて各要素をresに配置
|
||||
// 逆順に走査し、バケット内の集計結果に従って各要素を res に格納する
|
||||
vector<int> res(n, 0);
|
||||
for (int i = n - 1; i >= 0; i--) {
|
||||
int d = digit(nums[i], exp);
|
||||
int j = counter[d] - 1; // dが配列内にあるインデックスjを取得
|
||||
res[j] = nums[i]; // 現在の要素をインデックスjに配置
|
||||
counter[d]--; // dのカウントを1減らす
|
||||
int j = counter[d] - 1; // d の配列内インデックス j を取得する
|
||||
res[j] = nums[i]; // 現在の要素をインデックス j に格納する
|
||||
counter[d]--; // d の個数を 1 減らす
|
||||
}
|
||||
// 結果で元の配列numsを上書き
|
||||
// 結果で元の配列 nums を上書きする
|
||||
for (int i = 0; i < n; i++)
|
||||
nums[i] = res[i];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 基数ソート */
|
||||
void radixSort(vector<int> &nums) {
|
||||
// 配列の最大要素を取得、最大桁数を判定するために使用
|
||||
// 最大桁数の判定用に配列の最大要素を取得
|
||||
int m = *max_element(nums.begin(), nums.end());
|
||||
// 最下位桁から最上位桁まで走査
|
||||
// 下位桁から上位桁の順に走査する
|
||||
for (int exp = 1; exp <= m; exp *= 10)
|
||||
// 配列要素のk番目の桁でカウントソートを実行
|
||||
// 配列要素の k 桁目に対して計数ソートを行う
|
||||
// k = 1 -> exp = 1
|
||||
// k = 2 -> exp = 10
|
||||
// つまり、exp = 10^(k-1)
|
||||
// つまり exp = 10^(k-1)
|
||||
countingSortDigit(nums, exp);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ドライバコード */
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
int main() {
|
||||
// 基数ソート
|
||||
vector<int> nums = {10546151, 35663510, 42865989, 34862445, 81883077,
|
||||
88906420, 72429244, 30524779, 82060337, 63832996};
|
||||
radixSort(nums);
|
||||
cout << "基数ソート後、nums = ";
|
||||
cout << "基数ソート完了後 nums = ";
|
||||
printVector(nums);
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -9,26 +9,26 @@
|
||||
/* 選択ソート */
|
||||
void selectionSort(vector<int> &nums) {
|
||||
int n = nums.size();
|
||||
// 外側ループ：未ソート範囲は[i, n-1]
|
||||
// 外側ループ：未整列区間は [i, n-1]
|
||||
for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
|
||||
// 内側ループ：未ソート範囲内で最小要素を見つける
|
||||
// 内側のループ：未ソート区間の最小要素を見つける
|
||||
int k = i;
|
||||
for (int j = i + 1; j < n; j++) {
|
||||
if (nums[j] < nums[k])
|
||||
k = j; // 最小要素のインデックスを記録
|
||||
}
|
||||
// 最小要素を未ソート範囲の最初の要素と交換
|
||||
// その最小要素を未整列区間の先頭要素と交換する
|
||||
swap(nums[i], nums[k]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ドライバコード */
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
int main() {
|
||||
vector<int> nums = {4, 1, 3, 1, 5, 2};
|
||||
selectionSort(nums);
|
||||
|
||||
cout << "選択ソート後、nums = ";
|
||||
cout << "選択ソート完了後 nums = ";
|
||||
printVector(nums);
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
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