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ja/codes/go/chapter_sorting/bubble_sort.go

@@ -0,0 +1,38 @@
+// File: bubble_sort.go
+// Created Time: 2022-12-06
+// Author: Slone123c (274325721@qq.com)
+
+package chapter_sorting
+
+/* バブルソート */
+func bubbleSort(nums []int) {
+	// 外側のループ：未ソート区間は [0, i]
+	for i := len(nums) - 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 j := 0; j < i; j++ {
+			if nums[j] > nums[j+1] {
+				// nums[j] と nums[j + 1] を交換
+				nums[j], nums[j+1] = nums[j+1], nums[j]
+			}
+		}
+	}
+}
+
+/* バブルソート（フラグ最適化） */
+func bubbleSortWithFlag(nums []int) {
+	// 外側のループ：未ソート区間は [0, i]
+	for i := len(nums) - 1; i > 0; i-- {
+		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 j := 0; j < i; j++ {
+			if nums[j] > nums[j+1] {
+				// nums[j] と nums[j + 1] を交換
+				nums[j], nums[j+1] = nums[j+1], nums[j]
+				flag = true // 交換する要素を記録
+			}
+		}
+		if flag == false { // 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
+			break
+		}
+	}
+}

ja/codes/go/chapter_sorting/bubble_sort_test.go

@@ -0,0 +1,20 @@
+// File: bubble_sort_test.go
+// Created Time: 2022-12-06
+// Author: Slone123c (274325721@qq.com)
+
+package chapter_sorting
+
+import (
+	"fmt"
+	"testing"
+)
+
+func TestBubbleSort(t *testing.T) {
+	nums := []int{4, 1, 3, 1, 5, 2}
+	bubbleSort(nums)
+	fmt.Println("バブルソート完了後 nums = ", nums)
+
+	nums1 := []int{4, 1, 3, 1, 5, 2}
+	bubbleSortWithFlag(nums1)
+	fmt.Println("バブルソート完了後 nums1 = ", nums1)
+}

ja/codes/go/chapter_sorting/bucket_sort.go

@@ -0,0 +1,37 @@
+// File: bucket_sort.go
+// Created Time: 2023-03-27
+// Author: Reanon (793584285@qq.com)
+
+package chapter_sorting
+
+import "sort"
+
+/* バケットソート */
+func bucketSort(nums []float64) {
+	// 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
+	k := len(nums) / 2
+	buckets := make([][]float64, k)
+	for i := 0; i < k; i++ {
+		buckets[i] = make([]float64, 0)
+	}
+	// 1. 配列要素を各バケットに振り分ける
+	for _, num := range nums {
+		// 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
+		i := int(num * float64(k))
+		// num をバケット i に追加
+		buckets[i] = append(buckets[i], num)
+	}
+	// 2. 各バケットをソートする
+	for i := 0; i < k; i++ {
+		// 組み込みのスライスソート関数を使う。ほかのソートアルゴリズムに置き換えてもよい
+		sort.Float64s(buckets[i])
+	}
+	// 3. バケットを走査して結果を結合
+	i := 0
+	for _, bucket := range buckets {
+		for _, num := range bucket {
+			nums[i] = num
+			i++
+		}
+	}
+}

ja/codes/go/chapter_sorting/bucket_sort_test.go

@@ -0,0 +1,17 @@
+// File: bucket_sort_test.go
+// Created Time: 2023-03-27
+// Author: Reanon (793584285@qq.com)
+
+package chapter_sorting
+
+import (
+	"fmt"
+	"testing"
+)
+
+func TestBucketSort(t *testing.T) {
+	// 入力データは範囲 [0, 1) の浮動小数点数とする
+	nums := []float64{0.49, 0.96, 0.82, 0.09, 0.57, 0.43, 0.91, 0.75, 0.15, 0.37}
+	bucketSort(nums)
+	fmt.Println("バケットソート完了後 nums = ", nums)
+}

ja/codes/go/chapter_sorting/counting_sort.go

@@ -0,0 +1,68 @@
+// File: counting_sort.go
+// Created Time: 2023-03-20
+// Author: Reanon (793584285@qq.com)
+
+package chapter_sorting
+
+type CountingSort struct{}
+
+/* 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
+func countingSortNaive(nums []int) {
+	// 1. 配列の最大要素 m を求める
+	m := 0
+	for _, num := range nums {
+		if num > m {
+			m = num
+		}
+	}
+	// 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
+	counter := make([]int, m+1)
+	for _, num := range nums {
+		counter[num]++
+	}
+	// 3. counter を走査し、各要素を元の配列 nums に書き戻す
+	for i, num := 0, 0; num < m+1; num++ {
+		for j := 0; j < counter[num]; j++ {
+			nums[i] = num
+			i++
+		}
+	}
+}
+
+/* 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
+func countingSort(nums []int) {
+	// 1. 配列の最大要素 m を求める
+	m := 0
+	for _, num := range nums {
+		if num > m {
+			m = num
+		}
+	}
+	// 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
+	counter := make([]int, m+1)
+	for _, num := range nums {
+		counter[num]++
+	}
+	// 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 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
+	n := len(nums)
+	res := make([]int, n)
+	for i := n - 1; i >= 0; i-- {
+		num := nums[i]
+		// num を対応するインデックスに配置
+		res[counter[num]-1] = 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
+		counter[num]--
+	}
+	// 結果配列 res で元の配列 nums を上書きする
+	copy(nums, res)
+}

ja/codes/go/chapter_sorting/counting_sort_test.go

@@ -0,0 +1,20 @@
+// File: counting_sort_test.go
+// Created Time: 2023-03-20
+// Author: Reanon (793584285@qq.com)
+
+package chapter_sorting
+
+import (
+	"fmt"
+	"testing"
+)
+
+func TestCountingSort(t *testing.T) {
+	nums := []int{1, 0, 1, 2, 0, 4, 0, 2, 2, 4}
+	countingSortNaive(nums)
+	fmt.Println("カウントソート（オブジェクトはソート不可）完了後 nums = ", nums)
+
+	nums1 := []int{1, 0, 1, 2, 0, 4, 0, 2, 2, 4}
+	countingSort(nums1)
+	fmt.Println("カウントソート完了後 nums1 = ", nums1)
+}

ja/codes/go/chapter_sorting/heap_sort.go

@@ -0,0 +1,44 @@
+// File: heap_sort.go
+// Created Time: 2023-05-29
+// Author: Reanon (793584285@qq.com)
+
+package chapter_sorting
+
+/* ヒープの長さは n。ノード i から下方向にヒープ化 */
+func siftDown(nums *[]int, n, i int) {
+	for true {
+		// ノード i, l, r のうち値が最大のノードを ma とする
+		l := 2*i + 1
+		r := 2*i + 2
+		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
+		(*nums)[i], (*nums)[ma] = (*nums)[ma], (*nums)[i]
+		// ループで上から下へヒープ化
+		i = ma
+	}
+}
+
+/* ヒープソート */
+func heapSort(nums *[]int) {
+	// 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 i := len(*nums)/2 - 1; i >= 0; i-- {
+		siftDown(nums, len(*nums), i)
+	}
+	// ヒープから最大要素を取り出し、n-1 回繰り返す
+	for i := len(*nums) - 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）
+		(*nums)[0], (*nums)[i] = (*nums)[i], (*nums)[0]
+		// 根ノードを起点に、上から下へヒープ化
+		siftDown(nums, i, 0)
+	}
+}

ja/codes/go/chapter_sorting/heap_sort_test.go

@@ -0,0 +1,16 @@
+// File: heap_sort_test.go
+// Created Time: 2023-05-29
+// Author: Reanon (793584285@qq.com)
+
+package chapter_sorting
+
+import (
+	"fmt"
+	"testing"
+)
+
+func TestHeapSort(t *testing.T) {
+	nums := []int{4, 1, 3, 1, 5, 2}
+	heapSort(&nums)
+	fmt.Println("ヒープソート完了後 nums = ", nums)
+}

ja/codes/go/chapter_sorting/insertion_sort.go

@@ -0,0 +1,20 @@
+// File: insertion_sort.go
+// Created Time: 2022-12-12
+// Author: msk397 (machangxinq@gmail.com)
+
+package chapter_sorting
+
+/* 挿入ソート */
+func insertionSort(nums []int) {
+	// 外側ループ：整列済み区間は [0, i-1]
+	for i := 1; i < len(nums); i++ {
+		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
+		for j >= 0 && nums[j] > base {
+			nums[j+1] = nums[j] // nums[j] を 1 つ右へ移動する
+			j--
+		}
+		nums[j+1] = base // base を正しい位置に配置する
+	}
+}

ja/codes/go/chapter_sorting/insertion_sort_test.go

@@ -0,0 +1,16 @@
+// File: insertion_sort_test.go
+// Created Time: 2022-12-12
+// Author: msk397 (machangxinq@gmail.com)
+
+package chapter_sorting
+
+import (
+	"fmt"
+	"testing"
+)
+
+func TestInsertionSort(t *testing.T) {
+	nums := []int{4, 1, 3, 1, 5, 2}
+	insertionSort(nums)
+	fmt.Println("挿入ソート完了後 nums =", nums)
+}

ja/codes/go/chapter_sorting/merge_sort.go

@@ -0,0 +1,54 @@
+// File: merge_sort.go
+// Created Time: 2022-12-13
+// Author: msk397 (machangxinq@gmail.com)
+
+package chapter_sorting
+
+/* 左部分配列と右部分配列をマージ */
+func merge(nums []int, left, mid, right int) {
+	// 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
+	tmp := make([]int, right-left+1)
+	// 左右の部分配列の開始インデックスを初期化する
+	i, j, k := left, mid+1, 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
+	for i <= mid && j <= right {
+		if nums[i] <= nums[j] {
+			tmp[k] = nums[i]
+			i++
+		} else {
+			tmp[k] = nums[j]
+			j++
+		}
+		k++
+	}
+	// 左右の部分配列の残り要素を一時配列にコピーする
+	for i <= mid {
+		tmp[k] = nums[i]
+		i++
+		k++
+	}
+	for j <= right {
+		tmp[k] = nums[j]
+		j++
+		k++
+	}
+	// 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 < len(tmp); k++ {
+		nums[left+k] = tmp[k]
+	}
+}
+
+/* マージソート */
+func mergeSort(nums []int, left, right int) {
+	// 終了条件
+	if left >= right {
+		return
+	}
+	// 分割フェーズ
+	mid := left + (right - left) / 2
+	mergeSort(nums, left, mid)
+	mergeSort(nums, mid+1, right)
+	// マージフェーズ
+	merge(nums, left, mid, right)
+}

ja/codes/go/chapter_sorting/merge_sort_test.go

@@ -0,0 +1,16 @@
+// File: merge_sort_test.go
+// Created Time: 2022-12-13
+// Author: msk397 (machangxinq@gmail.com)
+
+package chapter_sorting
+
+import (
+	"fmt"
+	"testing"
+)
+
+func TestMergeSort(t *testing.T) {
+	nums := []int{7, 3, 2, 6, 0, 1, 5, 4}
+	mergeSort(nums, 0, len(nums)-1)
+	fmt.Println("マージソート完了後 nums = ", nums)
+}

ja/codes/go/chapter_sorting/quick_sort.go

@@ -0,0 +1,130 @@
+// File: quick_sort.go
+// Created Time: 2022-12-12
+// Author: msk397 (machangxinq@gmail.com)
+
+package chapter_sorting
+
+// クイックソート
+type quickSort struct{}
+
+// クイックソート（中央値の基準値で最適化）
+type quickSortMedian struct{}
+
+// クイックソート（再帰深度最適化）
+type quickSortTailCall struct{}
+
+/* 番兵分割 */
+func (q *quickSort) partition(nums []int, left, right int) int {
+	// nums[left] を基準値とする
+	i, j := left, right
+	for i < j {
+		for 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
+		}
+		for 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
+		}
+		// 要素の交換
+		nums[i], nums[j] = nums[j], nums[i]
+	}
+	// 基準値を 2 つの部分配列の境界へ交換する
+	nums[i], nums[left] = nums[left], nums[i]
+	return i // 基準値のインデックスを返す
+}
+
+/* クイックソート */
+func (q *quickSort) quickSort(nums []int, left, right int) {
+	// 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
+	pivot := q.partition(nums, left, right)
+	// 左右の部分配列を再帰処理
+	q.quickSort(nums, left, pivot-1)
+	q.quickSort(nums, pivot+1, right)
+}
+
+/* 3つの候補要素の中央値を選ぶ */
+func (q *quickSortMedian) medianThree(nums []int, left, mid, right int) int {
+	l, m, r := nums[left], nums[mid], 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） */
+func (q *quickSortMedian) partition(nums []int, left, right int) int {
+	// nums[left] を基準値とする
+	med := q.medianThree(nums, left, (left+right)/2, right)
+	// 中央値を配列の最左端に交換する
+	nums[left], nums[med] = nums[med], nums[left]
+	// nums[left] を基準値とする
+	i, j := left, right
+	for i < j {
+		for 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
+		}
+		for 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
+		}
+		// 要素の交換
+		nums[i], nums[j] = nums[j], nums[i]
+	}
+	// 基準値を 2 つの部分配列の境界へ交換する
+	nums[i], nums[left] = nums[left], nums[i]
+	return i // 基準値のインデックスを返す
+}
+
+/* クイックソート */
+func (q *quickSortMedian) quickSort(nums []int, left, right int) {
+	// 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
+	pivot := q.partition(nums, left, right)
+	// 左右の部分配列を再帰処理
+	q.quickSort(nums, left, pivot-1)
+	q.quickSort(nums, pivot+1, right)
+}
+
+/* 番兵分割 */
+func (q *quickSortTailCall) partition(nums []int, left, right int) int {
+	// nums[left] を基準値とする
+	i, j := left, right
+	for i < j {
+		for 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
+		}
+		for 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
+		}
+		// 要素の交換
+		nums[i], nums[j] = nums[j], nums[i]
+	}
+	// 基準値を 2 つの部分配列の境界へ交換する
+	nums[i], nums[left] = nums[left], nums[i]
+	return i // 基準値のインデックスを返す
+}
+
+/* クイックソート（再帰深度最適化） */
+func (q *quickSortTailCall) quickSort(nums []int, left, right int) {
+	// 部分配列の長さが 1 なら終了
+	for left < right {
+		// 番兵による分割処理
+		pivot := q.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 {
+			q.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 {
+			q.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]
+		}
+	}
+}

ja/codes/go/chapter_sorting/quick_sort_test.go

@@ -0,0 +1,34 @@
+// File: quick_sort_test.go
+// Created Time: 2022-12-12
+// Author: msk397 (machangxinq@gmail.com)
+
+package chapter_sorting
+
+import (
+	"fmt"
+	"testing"
+)
+
+// クイックソート
+func TestQuickSort(t *testing.T) {
+	q := quickSort{}
+	nums := []int{4, 1, 3, 1, 5, 2}
+	q.quickSort(nums, 0, len(nums)-1)
+	fmt.Println("クイックソート完了後 nums = ", nums)
+}
+
+// クイックソート（中央値の基準値で最適化）
+func TestQuickSortMedian(t *testing.T) {
+	q := quickSortMedian{}
+	nums := []int{4, 1, 3, 1, 5, 2}
+	q.quickSort(nums, 0, len(nums)-1)
+	fmt.Println("クイックソート（中央値ピボット最適化）完了後 nums = ", nums)
+}
+
+// クイックソート（再帰深度最適化）
+func TestQuickSortTailCall(t *testing.T) {
+	q := quickSortTailCall{}
+	nums := []int{4, 1, 3, 1, 5, 2}
+	q.quickSort(nums, 0, len(nums)-1)
+	fmt.Println("クイックソート（再帰深度最適化）完了後 nums = ", nums)
+}

ja/codes/go/chapter_sorting/radix_sort.go

@@ -0,0 +1,60 @@
+// File: radix_sort.go
+// Created Time: 2023-01-18
+// Author: Reanon (793584285@qq.com)
+
+package chapter_sorting
+
+import "math"
+
+/* 要素 num の下から k 桁目を取得（exp = 10^(k-1)） */
+func digit(num, exp int) int {
+	// 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） */
+func countingSortDigit(nums []int, exp int) {
+	// 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
+	counter := make([]int, 10)
+	n := len(nums)
+	// 0~9 の各数字の出現回数を集計する
+	for i := 0; i < n; i++ {
+		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
+	}
+	// 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 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
+	res := make([]int, n)
+	for i := n - 1; i >= 0; i-- {
+		d := digit(nums[i], exp)
+		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 i := 0; i < n; i++ {
+		nums[i] = res[i]
+	}
+}
+
+/* 基数ソート */
+func radixSort(nums []int) {
+	// 最大桁数の判定用に配列の最大要素を取得
+	max := math.MinInt
+	for _, num := range nums {
+		if num > max {
+			max = num
+		}
+	}
+	// 下位桁から上位桁の順に走査する
+	for 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, exp)
+	}
+}

ja/codes/go/chapter_sorting/radix_sort_test.go

@@ -0,0 +1,18 @@
+// File: radix_sort_test.go
+// Created Time: 2023-01-18
+// Author: Reanon (793584285@qq.com)
+
+package chapter_sorting
+
+import (
+	"fmt"
+	"testing"
+)
+
+func TestRadixSort(t *testing.T) {
+	/* 基数ソート */
+	nums := []int{10546151, 35663510, 42865989, 34862445, 81883077,
+		88906420, 72429244, 30524779, 82060337, 63832996}
+	radixSort(nums)
+	fmt.Println("基数ソート完了後 nums = ", nums)
+}

ja/codes/go/chapter_sorting/selection_sort.go

@@ -0,0 +1,24 @@
+// File: selection_sort.go
+// Created Time: 2023-05-29
+// Author: Reanon (793584285@qq.com)
+
+package chapter_sorting
+
+/* 選択ソート */
+func selectionSort(nums []int) {
+	n := len(nums)
+	// 外側ループ：未整列区間は [i, n-1]
+	for 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
+		k := i
+		for j := i + 1; j < n; j++ {
+			if nums[j] < nums[k] {
+				// 最小要素のインデックスを記録
+				k = j
+			}
+		}
+		// その最小要素を未整列区間の先頭要素と交換する
+		nums[i], nums[k] = nums[k], nums[i]
+
+	}
+}

ja/codes/go/chapter_sorting/selection_sort_test.go

@@ -0,0 +1,16 @@
+// File: selection_sort_test.go
+// Created Time: 2023-05-29
+// Author: Reanon (793584285@qq.com)
+
+package chapter_sorting
+
+import (
+	"fmt"
+	"testing"
+)
+
+func TestSelectionSort(t *testing.T) {
+	nums := []int{4, 1, 3, 1, 5, 2}
+	selectionSort(nums)
+	fmt.Println("選択ソート完了後 nums = ", nums)
+}