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* Retranslate Japanese docs with GPT-5.4 * Retranslate Japanese code with GPT-5.4
This commit is contained in:
Yudong Jin
@@ -0,0 +1,53 @@
|
||||
/**
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||||
* File: bubble_sort.kt
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||||
* Created Time: 2024-01-25
|
||||
* Author: curtishd (1023632660@qq.com)
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||||
*/
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||||
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||||
package chapter_sorting
|
||||
|
||||
/* バブルソート */
|
||||
fun bubbleSort(nums: IntArray) {
|
||||
// 外側のループ：未ソート区間は [0, i]
|
||||
for (i in nums.size - 1 downTo 1) {
|
||||
// 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 in 0..<i) {
|
||||
if (nums[j] > nums[j + 1]) {
|
||||
// nums[j] と nums[j + 1] を交換
|
||||
val temp = nums[j]
|
||||
nums[j] = nums[j + 1]
|
||||
nums[j + 1] = temp
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* バブルソート（フラグ最適化） */
|
||||
fun bubbleSortWithFlag(nums: IntArray) {
|
||||
// 外側のループ：未ソート区間は [0, i]
|
||||
for (i in nums.size - 1 downTo 1) {
|
||||
var 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 in 0..<i) {
|
||||
if (nums[j] > nums[j + 1]) {
|
||||
// nums[j] と nums[j + 1] を交換
|
||||
val temp = nums[j]
|
||||
nums[j] = nums[j + 1]
|
||||
nums[j + 1] = temp
|
||||
flag = true // 交換する要素を記録
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
if (!flag) 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
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
fun main() {
|
||||
val nums = intArrayOf(4, 1, 3, 1, 5, 2)
|
||||
bubbleSort(nums)
|
||||
println("バブルソート完了後 nums = ${nums.contentToString()}")
|
||||
|
||||
val nums1 = intArrayOf(4, 1, 3, 1, 5, 2)
|
||||
bubbleSortWithFlag(nums1)
|
||||
println("バブルソート完了後 nums1 = ${nums1.contentToString()}")
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,44 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: bucket_sort.kt
|
||||
* Created Time: 2024-01-25
|
||||
* Author: curtishd (1023632660@qq.com)
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||||
*/
|
||||
|
||||
package chapter_sorting
|
||||
|
||||
/* バケットソート */
|
||||
fun bucketSort(nums: FloatArray) {
|
||||
// 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
|
||||
val k = nums.size / 2
|
||||
val buckets = mutableListOf<MutableList<Float>>()
|
||||
for (i in 0..<k) {
|
||||
buckets.add(mutableListOf())
|
||||
}
|
||||
// 1. 配列要素を各バケットに振り分ける
|
||||
for (num in 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
|
||||
val i = (num * k).toInt()
|
||||
// num をバケット i に追加
|
||||
buckets[i].add(num)
|
||||
}
|
||||
// 2. 各バケットをソートする
|
||||
for (bucket in buckets) {
|
||||
// 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
|
||||
bucket.sort()
|
||||
}
|
||||
// 3. バケットを走査して結果を結合
|
||||
var i = 0
|
||||
for (bucket in buckets) {
|
||||
for (num in bucket) {
|
||||
nums[i++] = num
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
fun main() {
|
||||
// 入力データは範囲 [0, 1) の浮動小数点数とする
|
||||
val nums = floatArrayOf(0.49f, 0.96f, 0.82f, 0.09f, 0.57f, 0.43f, 0.91f, 0.75f, 0.15f, 0.37f)
|
||||
bucketSort(nums)
|
||||
println("バケットソート完了後 nums = ${nums.contentToString()}")
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,80 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: counting_sort.kt
|
||||
* Created Time: 2024-01-25
|
||||
* Author: curtishd (1023632660@qq.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
package chapter_sorting
|
||||
|
||||
import kotlin.math.max
|
||||
|
||||
/* 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
|
||||
fun countingSortNaive(nums: IntArray) {
|
||||
// 1. 配列の最大要素 m を求める
|
||||
var m = 0
|
||||
for (num in nums) {
|
||||
m = max(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
|
||||
val counter = IntArray(m + 1)
|
||||
for (num in nums) {
|
||||
counter[num]++
|
||||
}
|
||||
// 3. counter を走査し、各要素を元の配列 nums に書き戻す
|
||||
var i = 0
|
||||
for (num in 0..<m + 1) {
|
||||
var j = 0
|
||||
while (j < counter[num]) {
|
||||
nums[i] = num
|
||||
j++
|
||||
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
|
||||
fun countingSort(nums: IntArray) {
|
||||
// 1. 配列の最大要素 m を求める
|
||||
var m = 0
|
||||
for (num in nums) {
|
||||
m = max(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
|
||||
val counter = IntArray(m + 1)
|
||||
for (num in 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 in 0..<m) {
|
||||
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
|
||||
val n = nums.size
|
||||
val res = IntArray(n)
|
||||
for (i in n - 1 downTo 0) {
|
||||
val 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
|
||||
for (i in 0..<n) {
|
||||
nums[i] = res[i]
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
fun main() {
|
||||
val nums = intArrayOf(1, 0, 1, 2, 0, 4, 0, 2, 2, 4)
|
||||
countingSortNaive(nums)
|
||||
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.contentToString()}")
|
||||
|
||||
val nums1 = intArrayOf(1, 0, 1, 2, 0, 4, 0, 2, 2, 4)
|
||||
countingSort(nums1)
|
||||
println("カウントソート完了後 nums1 = ${nums1.contentToString()}")
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,55 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: heap_sort.kt
|
||||
* Created Time: 2024-01-25
|
||||
* Author: curtishd (1023632660@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 */
|
||||
fun siftDown(nums: IntArray, n: Int, li: Int) {
|
||||
var i = li
|
||||
while (true) {
|
||||
// ノード i, l, r のうち値が最大のノードを ma とする
|
||||
val l = 2 * i + 1
|
||||
val r = 2 * i + 2
|
||||
var 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
|
||||
val 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 */
|
||||
fun heapSort(nums: IntArray) {
|
||||
// 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 in nums.size / 2 - 1 downTo 0) {
|
||||
siftDown(nums, nums.size, i)
|
||||
}
|
||||
// ヒープから最大要素を取り出し、n-1 回繰り返す
|
||||
for (i in nums.size - 1 downTo 1) {
|
||||
// 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）
|
||||
val temp = nums[0]
|
||||
nums[0] = nums[i]
|
||||
nums[i] = temp
|
||||
// 根ノードを起点に、上から下へヒープ化
|
||||
siftDown(nums, i, 0)
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
fun main() {
|
||||
val nums = intArrayOf(4, 1, 3, 1, 5, 2)
|
||||
heapSort(nums)
|
||||
println("ヒープソート完了後 nums = ${nums.contentToString()}")
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,29 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: insertion_sort.kt
|
||||
* Created Time: 2024-01-25
|
||||
* Author: curtishd (1023632660@qq.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
package chapter_sorting
|
||||
|
||||
/* 挿入ソート */
|
||||
fun insertionSort(nums: IntArray) {
|
||||
// 外側ループ: ソート済み要素は 1, 2, ..., n
|
||||
for (i in nums.indices) {
|
||||
val base = nums[i]
|
||||
var 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 + 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
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
fun main() {
|
||||
val nums = intArrayOf(4, 1, 3, 1, 5, 2)
|
||||
insertionSort(nums)
|
||||
println("挿入ソート完了後 nums = ${nums.contentToString()}")
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,56 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: merge_sort.kt
|
||||
* Created Time: 2024-01-25
|
||||
* Author: curtishd (1023632660@qq.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
package chapter_sorting
|
||||
|
||||
/* 左部分配列と右部分配列をマージ */
|
||||
fun merge(nums: IntArray, left: Int, mid: Int, 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
|
||||
val tmp = IntArray(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
|
||||
var i = left
|
||||
var j = mid + 1
|
||||
var 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 (l in tmp.indices) {
|
||||
nums[left + l] = tmp[l]
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* マージソート */
|
||||
fun mergeSort(nums: IntArray, left: Int, right: Int) {
|
||||
// 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
|
||||
val 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 */
|
||||
fun main() {
|
||||
/* マージソート */
|
||||
val nums = intArrayOf(7, 3, 2, 6, 0, 1, 5, 4)
|
||||
mergeSort(nums, 0, nums.size - 1)
|
||||
println("マージソート完了後 nums = ${nums.contentToString()}")
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,121 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: quick_sort.kt
|
||||
* Created Time: 2024-01-25
|
||||
* Author: curtishd (1023632660@qq.com)
|
||||
*/
|
||||
|
||||
package chapter_sorting
|
||||
|
||||
/* 要素の交換 */
|
||||
fun swap(nums: IntArray, i: Int, j: Int) {
|
||||
val temp = nums[i]
|
||||
nums[i] = nums[j]
|
||||
nums[j] = temp
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 番兵分割 */
|
||||
fun partition(nums: IntArray, left: Int, right: Int): Int {
|
||||
// nums[left] を基準値とする
|
||||
var i = left
|
||||
var 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 */
|
||||
fun quickSort(nums: IntArray, left: Int, 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
|
||||
val 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)
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 3つの候補要素の中央値を選ぶ */
|
||||
fun medianThree(nums: IntArray, left: Int, mid: Int, right: Int): Int {
|
||||
val l = nums[left]
|
||||
val m = nums[mid]
|
||||
val r = nums[right]
|
||||
if ((m in l..r) || (m in r..l))
|
||||
return mid // m は l と r の間
|
||||
if ((l in m..r) || (l in r..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） */
|
||||
fun partitionMedian(nums: IntArray, left: Int, right: Int): Int {
|
||||
// 3つの候補要素の中央値を選ぶ
|
||||
val 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
|
||||
var i = left
|
||||
var 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 */
|
||||
fun quickSortMedian(nums: IntArray, left: Int, 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
|
||||
val pivot = partitionMedian(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)
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* クイックソート（再帰深度最適化） */
|
||||
fun quickSortTailCall(nums: IntArray, left: Int, right: Int) {
|
||||
// 部分配列の長さが 1 なら終了
|
||||
var l = left
|
||||
var r = right
|
||||
while (l < r) {
|
||||
// 番兵による分割処理
|
||||
val pivot = partition(nums, l, r)
|
||||
// 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 - l < r - pivot) {
|
||||
quickSort(nums, l, pivot - 1) // 左部分配列を再帰的にソート
|
||||
l = pivot + 1 // 未ソート区間の残りは [pivot + 1, right]
|
||||
} else {
|
||||
quickSort(nums, pivot + 1, r) // 右部分配列を再帰的にソート
|
||||
r = pivot - 1 // 未ソート区間の残りは [left, pivot - 1]
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* Driver Code */
|
||||
fun main() {
|
||||
/* クイックソート */
|
||||
val nums = intArrayOf(2, 4, 1, 0, 3, 5)
|
||||
quickSort(nums, 0, nums.size - 1)
|
||||
println("クイックソート完了後 nums = ${nums.contentToString()}")
|
||||
|
||||
/* クイックソート（中央値の基準値で最適化） */
|
||||
val nums1 = intArrayOf(2, 4, 1, 0, 3, 5)
|
||||
quickSortMedian(nums1, 0, nums1.size - 1)
|
||||
println("クイックソート（中央値ピボット最適化）完了後 nums1 = ${nums1.contentToString()}")
|
||||
|
||||
/* クイックソート（再帰深度最適化） */
|
||||
val nums2 = intArrayOf(2, 4, 1, 0, 3, 5)
|
||||
quickSortTailCall(nums2, 0, nums2.size - 1)
|
||||
println("クイックソート（再帰深度最適化）完了後 nums2 = ${nums2.contentToString()}")
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||||
}
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||||
@@ -0,0 +1,68 @@
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||||
/**
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||||
* File: radix_sort.kt
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||||
* Created Time: 2024-01-25
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* Author: curtishd (1023632660@qq.com)
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*/
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package chapter_sorting
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/* 要素 num の下から k 桁目を取得（exp = 10^(k-1)） */
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fun digit(num: Int, exp: Int): Int {
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// 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
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return (num / exp) % 10
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||||
}
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||||
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/* 計数ソート（nums の k 桁目でソート） */
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fun countingSortDigit(nums: IntArray, exp: Int) {
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// 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
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val counter = IntArray(10)
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val n = nums.size
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// 0~9 の各数字の出現回数を集計する
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for (i in 0..<n) {
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||||
val d = digit(nums[i], exp) // nums[i] の第 k 位を取得し、d とする
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||||
counter[d]++ // 数字 d の出現回数を数える
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}
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||||
// 累積和を求め、「出現回数」を「配列インデックス」に変換する
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for (i in 1..9) {
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||||
counter[i] += counter[i - 1]
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||||
}
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||||
// 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
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val res = IntArray(n)
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||||
for (i in n - 1 downTo 0) {
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||||
val d = digit(nums[i], exp)
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||||
val j = counter[d] - 1 // d の配列内インデックス j を取得する
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||||
res[j] = nums[i] // 現在の要素をインデックス j に格納する
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||||
counter[d]-- // d の個数を 1 減らす
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||||
}
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||||
// 結果で元の配列 nums を上書きする
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for (i in 0..<n)
|
||||
nums[i] = res[i]
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}
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||||
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/* 基数ソート */
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fun radixSort(nums: IntArray) {
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// 最大桁数の判定用に配列の最大要素を取得
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var m = Int.MIN_VALUE
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for (num in nums) if (num > m) m = num
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var exp = 1
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||||
// 下位桁から上位桁の順に走査する
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while (exp <= m) {
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// 配列要素の k 桁目に対して計数ソートを行う
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// k = 1 -> exp = 1
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// k = 2 -> exp = 10
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// つまり exp = 10^(k-1)
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countingSortDigit(nums, exp)
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exp *= 10
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||||
}
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||||
}
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||||
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||||
/* Driver Code */
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fun main() {
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||||
// 基数ソート
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val nums = intArrayOf(
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||||
10546151, 35663510, 42865989, 34862445, 81883077,
|
||||
88906420, 72429244, 30524779, 82060337, 63832996
|
||||
)
|
||||
radixSort(nums)
|
||||
println("基数ソート完了後 nums = ${nums.contentToString()}")
|
||||
}
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||||
@@ -0,0 +1,32 @@
|
||||
/**
|
||||
* File: selection_sort.kt
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||||
* Created Time: 2024-01-25
|
||||
* Author: curtishd (1023632660@qq.com)
|
||||
*/
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||||
|
||||
package chapter_sorting
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||||
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||||
/* 選択ソート */
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fun selectionSort(nums: IntArray) {
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val n = nums.size
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||||
// 外側ループ：未整列区間は [i, n-1]
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for (i in 0..<n - 1) {
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var k = i
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||||
// 内側のループ：未ソート区間の最小要素を見つける
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||||
for (j in i + 1..<n) {
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||||
if (nums[j] < nums[k])
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||||
k = j // 最小要素のインデックスを記録
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||||
}
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||||
// その最小要素を未整列区間の先頭要素と交換する
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val temp = nums[i]
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||||
nums[i] = nums[k]
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||||
nums[k] = temp
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||||
}
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||||
}
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||||
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||||
/* Driver Code */
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||||
fun main() {
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||||
val nums = intArrayOf(4, 1, 3, 1, 5, 2)
|
||||
selectionSort(nums)
|
||||
println("選択ソート完了後 nums = ${nums.contentToString()}")
|
||||
}
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||||
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