Re-translate the Japanese version (#1871)

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Yudong Jin
2026-03-30 07:30:15 +08:00
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commit d7b2277d2b
1444 changed files with 83312 additions and 8363 deletions
@@ -0,0 +1,9 @@
add_executable(bubble_sort bubble_sort.c)
add_executable(insertion_sort insertion_sort.c)
add_executable(quick_sort quick_sort.c)
add_executable(counting_sort counting_sort.c)
add_executable(radix_sort radix_sort.c)
add_executable(merge_sort merge_sort.c)
add_executable(heap_sort heap_sort.c)
add_executable(bucket_sort bucket_sort.c)
add_executable(selection_sort selection_sort.c)
+61
View File
@@ -0,0 +1,61 @@
/**
* File: bubble_sort.c
* Created Time: 2022-12-26
* Author: Listening (https://github.com/L-Super)
*/
#include "../utils/common.h"
/* バブルソート */
void bubbleSort(int nums[], int size) {
// 外側のループ:未ソート区間は [0, i]
for (int i = size - 1; i > 0; i--) {
// 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]) {
int temp = nums[j];
nums[j] = nums[j + 1];
nums[j + 1] = temp;
}
}
}
}
/* バブルソート(フラグ最適化) */
void bubbleSortWithFlag(int nums[], int size) {
// 外側のループ:未ソート区間は [0, i]
for (int i = size - 1; i > 0; i--) {
bool flag = false;
// 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]) {
int temp = nums[j];
nums[j] = nums[j + 1];
nums[j + 1] = temp;
flag = true;
}
}
if (!flag)
break;
}
}
/* Driver Code */
int main() {
int nums[6] = {4, 1, 3, 1, 5, 2};
printf("バブルソート後: ");
bubbleSort(nums, 6);
for (int i = 0; i < 6; i++) {
printf("%d ", nums[i]);
}
int nums1[6] = {4, 1, 3, 1, 5, 2};
printf("\n最適化版バブルソート後: ");
bubbleSortWithFlag(nums1, 6);
for (int i = 0; i < 6; i++) {
printf("%d ", nums1[i]);
}
printf("\n");
return 0;
}
+57
View File
@@ -0,0 +1,57 @@
/**
* File: bucket_sort.c
* Created Time: 2023-05-30
* Author: Gonglja (glj0@outlook.com)
*/
#include "../utils/common.h"
#define SIZE 10
/* `qsort` 用の比較関数 */
int compare(const void *a, const void *b) {
float fa = *(const float *)a;
float fb = *(const float *)b;
return (fa > fb) - (fa < fb);
}
/* バケットソート */
void bucketSort(float nums[], int n) {
int k = n / 2; // k = n/2 個のバケットを初期化する
int *sizes = malloc(k * sizeof(int)); // 各バケットのサイズを記録する
float **buckets = malloc(k * sizeof(float *)); // 動的配列の配列(バケット)
// 各バケットに十分な容量を事前確保する
for (int i = 0; i < k; ++i) {
buckets[i] = (float *)malloc(n * sizeof(float));
sizes[i] = 0;
}
// 1. 配列要素を各バケットに振り分ける
for (int i = 0; i < n; ++i) {
int idx = (int)(nums[i] * k);
buckets[idx][sizes[idx]++] = nums[i];
}
// 2. 各バケットをソートする
for (int i = 0; i < k; ++i) {
qsort(buckets[i], sizes[i], sizeof(float), compare);
}
// 3. ソート済みのバケットを結合する
int idx = 0;
for (int i = 0; i < k; ++i) {
for (int j = 0; j < sizes[i]; ++j) {
nums[idx++] = buckets[i][j];
}
// メモリを解放する
free(buckets[i]);
}
}
/* Driver Code */
int main() {
// 入力データは範囲 [0, 1) の浮動小数点数とする
float nums[SIZE] = {0.49f, 0.96f, 0.82f, 0.09f, 0.57f, 0.43f, 0.91f, 0.75f, 0.15f, 0.37f};
bucketSort(nums, SIZE);
printf("バケットソート完了後 nums = ");
printArrayFloat(nums, SIZE);
return 0;
}
@@ -0,0 +1,87 @@
/**
* File: counting_sort.c
* Created Time: 2023-03-20
* Author: Reanon (793584285@qq.com), Guanngxu (446678850@qq.com)
*/
#include "../utils/common.h"
/* 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(int nums[], int size) {
// 1. 配列の最大要素 m を求める
int m = 0;
for (int i = 0; i < size; i++) {
if (nums[i] > m) {
m = nums[i];
}
}
// 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
int *counter = calloc(m + 1, sizeof(int));
for (int i = 0; i < size; i++) {
counter[nums[i]]++;
}
// 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++) {
nums[i] = num;
}
}
// 4. メモリを解放する
free(counter);
}
/* 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(int nums[], int size) {
// 1. 配列の最大要素 m を求める
int m = 0;
for (int i = 0; i < size; i++) {
if (nums[i] > m) {
m = nums[i];
}
}
// 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
int *counter = calloc(m, sizeof(int));
for (int i = 0; i < size; i++) {
counter[nums[i]]++;
}
// 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 *res = malloc(sizeof(int) * size);
for (int i = size - 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]--; // 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 を上書きする
memcpy(nums, res, size * sizeof(int));
// 5. メモリを解放する
free(res);
free(counter);
}
/* Driver Code */
int main() {
int nums[] = {1, 0, 1, 2, 0, 4, 0, 2, 2, 4};
int size = sizeof(nums) / sizeof(int);
countingSortNaive(nums, size);
printf("計数ソート(オブジェクトはソート不可)完了後 nums = ");
printArray(nums, size);
int nums1[] = {1, 0, 1, 2, 0, 4, 0, 2, 2, 4};
int size1 = sizeof(nums1) / sizeof(int);
countingSort(nums1, size1);
printf("計数ソート完了後 nums1 = ");
printArray(nums1, size1);
return 0;
}
+60
View File
@@ -0,0 +1,60 @@
/**
* File: heap_sort.c
* Created Time: 2023-05-30
* Author: Gonglja (glj0@outlook.com)
*/
#include "../utils/common.h"
/* ヒープの長さは n。ノード i から下方向にヒープ化 */
void siftDown(int nums[], int n, int i) {
while (1) {
// 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;
if (l < n && nums[l] > nums[ma])
ma = l;
if (r < n && nums[r] > nums[ma])
ma = r;
// 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;
}
// 2 つのノードを交換
int temp = nums[i];
nums[i] = nums[ma];
nums[ma] = temp;
// ループで上から下へヒープ化
i = ma;
}
}
/* ヒープソート */
void heapSort(int nums[], int n) {
// 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 = n / 2 - 1; i >= 0; --i) {
siftDown(nums, n, i);
}
// ヒープから最大要素を取り出し、n-1 回繰り返す
for (int i = n - 1; i > 0; --i) {
// 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)
int tmp = nums[0];
nums[0] = nums[i];
nums[i] = tmp;
// 根ノードを起点に、上から下へヒープ化
siftDown(nums, i, 0);
}
}
/* Driver Code */
int main() {
int nums[] = {4, 1, 3, 1, 5, 2};
int n = sizeof(nums) / sizeof(nums[0]);
heapSort(nums, n);
printf("ヒープソート完了後 nums = ");
printArray(nums, n);
return 0;
}
@@ -0,0 +1,36 @@
/**
* File: insertion_sort.c
* Created Time: 2022-12-29
* Author: Listening (https://github.com/L-Super)
*/
#include "../utils/common.h"
/* 挿入ソート */
void insertionSort(int nums[], int size) {
// 外側ループ:整列済み区間は [0, i-1]
for (int i = 1; i < size; i++) {
int base = nums[i], j = i - 1;
// 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] を 1 つ右へ移動する
nums[j + 1] = nums[j];
j--;
}
// base を正しい位置に配置する
nums[j + 1] = base;
}
}
/* Driver Code */
int main() {
int nums[] = {4, 1, 3, 1, 5, 2};
insertionSort(nums, 6);
printf("挿入ソート完了後 nums = ");
for (int i = 0; i < 6; i++) {
printf("%d ", nums[i]);
}
printf("\n");
return 0;
}
+63
View File
@@ -0,0 +1,63 @@
/**
* File: merge_sort.c
* Created Time: 2022-03-21
* Author: Guanngxu (446678850@qq.com)
*/
#include "../utils/common.h"
/* 左部分配列と右部分配列をマージ */
void merge(int *nums, int left, int mid, int right) {
// 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
int tmpSize = right - left + 1;
int *tmp = (int *)malloc(tmpSize * sizeof(int));
// 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;
// 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 の対応区間にコピーする
for (k = 0; k < tmpSize; ++k) {
nums[left + k] = tmp[k];
}
// メモリを解放する
free(tmp);
}
/* マージソート */
void mergeSort(int *nums, int left, int right) {
// 終了条件
if (left >= right)
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);
}
/* Driver Code */
int main() {
/* マージソート */
int nums[] = {7, 3, 2, 6, 0, 1, 5, 4};
int size = sizeof(nums) / sizeof(int);
mergeSort(nums, 0, size - 1);
printf("マージソート完了後 nums = ");
printArray(nums, size);
return 0;
}
+137
View File
@@ -0,0 +1,137 @@
/**
* File: quick_sort.c
* Created Time: 2023-01-18
* Author: Reanon (793584285@qq.com)
*/
#include "../utils/common.h"
/* 要素の交換 */
void swap(int nums[], int i, int j) {
int tmp = nums[i];
nums[i] = nums[j];
nums[j] = tmp;
}
/* 番兵分割 */
int partition(int nums[], int left, int right) {
// 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++; // 左から右へ基準値より大きい最初の要素を探す
}
// この 2 つの要素を交換
swap(nums, i, j);
}
// 基準値を 2 つの部分配列の境界へ交換する
swap(nums, i, left);
// 基準値のインデックスを返す
return i;
}
/* クイックソート */
void quickSort(int nums[], int left, int right) {
// 部分配列の長さが 1 なら再帰を終了する
if (left >= right) {
return;
}
// 番兵分割
int pivot = partition(nums, left, right);
// 左右の部分配列を再帰処理
quickSort(nums, left, pivot - 1);
quickSort(nums, pivot + 1, right);
}
// 以下は中央値最適化版のクイックソート
/* 3つの候補要素の中央値を選ぶ */
int medianThree(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
if ((m <= l && l <= r) || (r <= l && l <= m))
return left; // l は m と r の間
return right;
}
/* 番兵による分割処理(3 点中央値) */
int partitionMedian(int nums[], int left, int right) {
// 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端に交換する
swap(nums, left, 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++; // 左から右へ基準値より大きい最初の要素を探す
swap(nums, i, j); // この 2 つの要素を交換
}
swap(nums, i, 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
}
/* クイックソート(三点中央値法) */
void quickSortMedian(int nums[], int left, int right) {
// 部分配列の長さが 1 なら再帰を終了する
if (left >= right)
return;
// 番兵分割
int pivot = partitionMedian(nums, left, right);
// 左右の部分配列を再帰処理
quickSortMedian(nums, left, pivot - 1);
quickSortMedian(nums, pivot + 1, right);
}
// 以下は再帰の深さを最適化したクイックソート
/* クイックソート(再帰深度最適化) */
void quickSortTailCall(int nums[], int left, int right) {
// 部分配列の長さが 1 なら終了
while (left < right) {
// 番兵による分割処理
int pivot = partition(nums, left, right);
// 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) {
// 左部分配列を再帰的にソート
quickSortTailCall(nums, left, pivot - 1);
// 未ソート区間の残りは [pivot + 1, right]
left = pivot + 1;
} else {
// 右部分配列を再帰的にソート
quickSortTailCall(nums, pivot + 1, right);
// 未ソート区間の残りは [left, pivot - 1]
right = pivot - 1;
}
}
}
/* Driver Code */
int main() {
/* クイックソート */
int nums[] = {2, 4, 1, 0, 3, 5};
int size = sizeof(nums) / sizeof(int);
quickSort(nums, 0, size - 1);
printf("クイックソート完了後 nums = ");
printArray(nums, size);
/* クイックソート(中央値の基準値で最適化) */
int nums1[] = {2, 4, 1, 0, 3, 5};
quickSortMedian(nums1, 0, size - 1);
printf("クイックソート(中央値ピボット最適化)完了後 nums = ");
printArray(nums1, size);
/* クイックソート(再帰深度最適化) */
int nums2[] = {2, 4, 1, 0, 3, 5};
quickSortTailCall(nums2, 0, size - 1);
printf("クイックソート(再帰深度最適化)完了後 nums = ");
printArray(nums1, size);
return 0;
}
+75
View File
@@ -0,0 +1,75 @@
/**
* File: radix_sort.c
* Created Time: 2023-01-18
* Author: Reanon (793584285@qq.com)
*/
#include "../utils/common.h"
/* 要素 num の下から k 桁目を取得(exp = 10^(k-1) */
int digit(int num, int exp) {
// 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;
}
/* 計数ソート(nums の k 桁目でソート) */
void countingSortDigit(int nums[], int size, int exp) {
// 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
int *counter = (int *)malloc((sizeof(int) * 10));
memset(counter, 0, sizeof(int) * 10); // 後続のメモリ解放に備えて 0 で初期化する
// 0~9 の各数字の出現回数を集計する
for (int i = 0; i < size; i++) {
// nums[i] の第 k 位を取得し、d とする
int d = digit(nums[i], exp);
// 数字 d の出現回数を数える
counter[d]++;
}
// 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
int *res = (int *)malloc(sizeof(int) * size);
for (int i = size - 1; i >= 0; i--) {
int d = digit(nums[i], exp);
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 を上書きする
for (int i = 0; i < size; i++) {
nums[i] = res[i];
}
// メモリを解放する
free(res);
free(counter);
}
/* 基数ソート */
void radixSort(int nums[], int size) {
// 最大桁数の判定用に配列の最大要素を取得
int max = INT32_MIN;
for (int i = 0; i < size; i++) {
if (nums[i] > max) {
max = nums[i];
}
}
// 下位桁から上位桁の順に走査する
for (int exp = 1; max >= exp; exp *= 10)
// 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)
countingSortDigit(nums, size, exp);
}
/* Driver Code */
int main() {
// 基数ソート
int nums[] = {10546151, 35663510, 42865989, 34862445, 81883077,
88906420, 72429244, 30524779, 82060337, 63832996};
int size = sizeof(nums) / sizeof(int);
radixSort(nums, size);
printf("基数ソート完了後 nums = ");
printArray(nums, size);
}
@@ -0,0 +1,37 @@
/**
* File: selection_sort.c
* Created Time: 2023-05-31
* Author: Gonglja (glj0@outlook.com)
*/
#include "../utils/common.h"
/* 選択ソート */
void selectionSort(int nums[], int n) {
// 外側ループ:未整列区間は [i, n-1]
for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
// 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
}
// その最小要素を未整列区間の先頭要素と交換する
int temp = nums[i];
nums[i] = nums[k];
nums[k] = temp;
}
}
/* Driver Code */
int main() {
int nums[] = {4, 1, 3, 1, 5, 2};
int n = sizeof(nums) / sizeof(nums[0]);
selectionSort(nums, n);
printf("選択ソート完了後 nums = ");
printArray(nums, n);
return 0;
}