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* Retranslate Japanese code with GPT-5.4

ja/codes/rust/chapter_sorting/bubble_sort.rs

@@ -0,0 +1,53 @@
+/*
+ * File: bubble_sort.rs
+ * Created Time: 2023-02-05
+ * Author: codingonion (coderonion@gmail.com)
+ */
+
+use hello_algo_rust::include::print_util;
+
+/* バブルソート */
+fn bubble_sort(nums: &mut [i32]) {
+    // 外側のループ：未ソート区間は [0, i]
+    for i in (1..nums.len()).rev() {
+        // 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
+                nums.swap(j, j + 1);
+            }
+        }
+    }
+}
+
+/* バブルソート（フラグ最適化） */
+fn bubble_sort_with_flag(nums: &mut [i32]) {
+    // 外側のループ：未ソート区間は [0, i]
+    for i in (1..nums.len()).rev() {
+        let mut 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
+                nums.swap(j, j + 1);
+                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 */
+pub fn main() {
+    let mut nums = [4, 1, 3, 1, 5, 2];
+    bubble_sort(&mut nums);
+    print!("バブルソート完了後 nums = ");
+    print_util::print_array(&nums);
+
+    let mut nums1 = [4, 1, 3, 1, 5, 2];
+    bubble_sort_with_flag(&mut nums1);
+    print!("\nバブルソート完了後 nums1 = ");
+    print_util::print_array(&nums1);
+}

ja/codes/rust/chapter_sorting/bucket_sort.rs

@@ -0,0 +1,43 @@
+/*
+ * File: bucket_sort.rs
+ * Created Time: 2023-07-09
+ * Author: night-cruise (2586447362@qq.com)
+ */
+
+use hello_algo_rust::include::print_util;
+
+/* バケットソート */
+fn bucket_sort(nums: &mut [f64]) {
+    // 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
+    let k = nums.len() / 2;
+    let mut buckets = vec![vec![]; k];
+    // 1. 配列要素を各バケットに振り分ける
+    for &num in nums.iter() {
+        // 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
+        let i = (num * k as f64) as usize;
+        // num をバケット i に追加
+        buckets[i].push(num);
+    }
+    // 2. 各バケットをソートする
+    for bucket in &mut 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_by(|a, b| a.partial_cmp(b).unwrap());
+    }
+    // 3. バケットを走査して結果を結合
+    let mut i = 0;
+    for bucket in buckets.iter() {
+        for &num in bucket.iter() {
+            nums[i] = num;
+            i += 1;
+        }
+    }
+}
+
+/* Driver Code */
+fn main() {
+    // 入力データは範囲 [0, 1) の浮動小数点数とする
+    let mut nums = [0.49, 0.96, 0.82, 0.09, 0.57, 0.43, 0.91, 0.75, 0.15, 0.37];
+    bucket_sort(&mut nums);
+    print!("バケットソート完了後 nums = ");
+    print_util::print_array(&nums);
+}

ja/codes/rust/chapter_sorting/counting_sort.rs

@@ -0,0 +1,70 @@
+/*
+ * File: counting_sort.rs
+ * Created Time: 2023-07-09
+ * Author: night-cruise (2586447362@qq.com)
+ */
+
+use hello_algo_rust::include::print_util;
+
+/* 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
+fn counting_sort_naive(nums: &mut [i32]) {
+    // 1. 配列の最大要素 m を求める
+    let m = *nums.iter().max().unwrap();
+    // 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
+    let mut counter = vec![0; m as usize + 1];
+    for &num in nums.iter() {
+        counter[num as usize] += 1;
+    }
+    // 3. counter を走査し、各要素を元の配列 nums に書き戻す
+    let mut i = 0;
+    for num in 0..m + 1 {
+        for _ in 0..counter[num as usize] {
+            nums[i] = num;
+            i += 1;
+        }
+    }
+}
+
+/* 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
+fn counting_sort(nums: &mut [i32]) {
+    // 1. 配列の最大要素 m を求める
+    let m = *nums.iter().max().unwrap() as usize;
+    // 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
+    let mut counter = vec![0; m + 1];
+    for &num in nums.iter() {
+        counter[num as usize] += 1;
+    }
+    // 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
+    let n = nums.len();
+    let mut res = vec![0; n];
+    for i in (0..n).rev() {
+        let num = nums[i];
+        res[counter[num as usize] - 1] = num; // num を対応するインデックスに配置
+        counter[num as usize] -= 1; // 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
+    nums.copy_from_slice(&res)
+}
+
+/* Driver Code */
+fn main() {
+    let mut nums = [1, 0, 1, 2, 0, 4, 0, 2, 2, 4];
+    counting_sort_naive(&mut nums);
+    print!("カウントソート（オブジェクトはソート不可）完了後 nums = ");
+    print_util::print_array(&nums);
+
+    let mut nums1 = [1, 0, 1, 2, 0, 4, 0, 2, 2, 4];
+    counting_sort(&mut nums1);
+    print!("\nカウントソート完了後 nums1 = ");
+    print_util::print_array(&nums1);
+}

ja/codes/rust/chapter_sorting/heap_sort.rs

@@ -0,0 +1,54 @@
+/*
+ * File: heap_sort.rs
+ * Created Time: 2023-07-04
+ * Author: night-cruise (2586447362@qq.com)
+ */
+
+use hello_algo_rust::include::print_util;
+
+/* ヒープの長さは n。ノード i から下方向にヒープ化 */
+fn sift_down(nums: &mut [i32], n: usize, mut i: usize) {
+    loop {
+        // ノード i, l, r のうち値が最大のノードを ma とする
+        let l = 2 * i + 1;
+        let r = 2 * i + 2;
+        let mut 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.swap(i, ma);
+        // ループで上から下へヒープ化
+        i = ma;
+    }
+}
+
+/* ヒープソート */
+fn heap_sort(nums: &mut [i32]) {
+    // 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 (0..nums.len() / 2).rev() {
+        sift_down(nums, nums.len(), 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 (1..nums.len()).rev() {
+        // 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.swap(0, i);
+        // 根ノードを起点に、上から下へヒープ化
+        sift_down(nums, i, 0);
+    }
+}
+
+/* Driver Code */
+fn main() {
+    let mut nums = [4, 1, 3, 1, 5, 2];
+    heap_sort(&mut nums);
+    print!("ヒープソート完了後 nums = ");
+    print_util::print_array(&nums);
+}

ja/codes/rust/chapter_sorting/insertion_sort.rs

@@ -0,0 +1,29 @@
+/*
+ * File: insertion_sort.rs
+ * Created Time: 2023-02-13
+ * Author: xBLACKICEx (xBLACKICEx@outlook.com)
+ */
+
+use hello_algo_rust::include::print_util;
+
+/* 挿入ソート */
+fn insertion_sort(nums: &mut [i32]) {
+    // 外側ループ：整列済み区間は [0, i-1]
+    for i in 1..nums.len() {
+        let (base, mut j) = (nums[i], (i - 1) as i32);
+        // 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 as usize] > base {
+            nums[(j + 1) as usize] = nums[j as usize]; // nums[j] を 1 つ右へ移動する
+            j -= 1;
+        }
+        nums[(j + 1) as usize] = base; // base を正しい位置に配置する
+    }
+}
+
+/* Driver Code */
+fn main() {
+    let mut nums = [4, 1, 3, 1, 5, 2];
+    insertion_sort(&mut nums);
+    print!("挿入ソート完了後 nums = ");
+    print_util::print_array(&nums);
+}

ja/codes/rust/chapter_sorting/merge_sort.rs

@@ -0,0 +1,66 @@
+/**
+ * File: merge_sort.rs
+ * Created Time: 2023-02-14
+ * Author: xBLACKICEx (xBLACKICEx@outlook.com)
+ */
+
+/* 左部分配列と右部分配列をマージ */
+fn merge(nums: &mut [i32], left: usize, mid: usize, right: usize) {
+    // 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
+    let tmp_size = right - left + 1;
+    let mut tmp = vec![0; tmp_size];
+    // 左右の部分配列の開始インデックスを初期化する
+    let (mut i, mut j, mut 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
+    while i <= mid && j <= right {
+        if nums[i] <= nums[j] {
+            tmp[k] = nums[i];
+            i += 1;
+        } else {
+            tmp[k] = nums[j];
+            j += 1;
+        }
+        k += 1;
+    }
+    // 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];
+        k += 1;
+        i += 1;
+    }
+    while j <= right {
+        tmp[k] = nums[j];
+        k += 1;
+        j += 1;
+    }
+    // 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 in 0..tmp_size {
+        nums[left + k] = tmp[k];
+    }
+}
+
+/* マージソート */
+fn merge_sort(nums: &mut [i32], left: usize, right: usize) {
+    // 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
+    let mid = left + (right - left) / 2; // 中点を計算
+    merge_sort(nums, left, mid); // 左部分配列を再帰処理
+    merge_sort(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 */
+fn main() {
+    /* マージソート */
+    let mut nums = [7, 3, 2, 6, 0, 1, 5, 4];
+    let right = nums.len() - 1;
+    merge_sort(&mut nums, 0, right);
+    println!("マージソート完了後 nums = {:?}", nums);
+}

ja/codes/rust/chapter_sorting/quick_sort.rs

@@ -0,0 +1,148 @@
+/**
+ * File: quick_sort.rs
+ * Created Time: 2023-02-16
+ * Author: xBLACKICEx (xBLACKICE@outlook.com)
+ */
+
+/* クイックソート */
+struct QuickSort;
+
+impl QuickSort {
+    /* 番兵分割 */
+    fn partition(nums: &mut [i32], left: usize, right: usize) -> usize {
+        // nums[left] を基準値とする
+        let (mut i, mut j) = (left, right);
+        while i < j {
+            while i < j && nums[j] >= nums[left] {
+                j -= 1; // 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 += 1; // 左から右へ基準値より大きい最初の要素を探す
+            }
+            nums.swap(i, j); // この 2 つの要素を交換
+        }
+        nums.swap(i, left); // 基準値を 2 つの部分配列の境界へ交換する
+        i // 基準値のインデックスを返す
+    }
+
+    /* クイックソート */
+    pub fn quick_sort(left: i32, right: i32, nums: &mut [i32]) {
+        // 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
+        let pivot = Self::partition(nums, left as usize, right as usize) as i32;
+        // 左右の部分配列を再帰処理
+        Self::quick_sort(left, pivot - 1, nums);
+        Self::quick_sort(pivot + 1, right, nums);
+    }
+}
+
+/* クイックソート（中央値の基準値で最適化） */
+struct QuickSortMedian;
+
+impl QuickSortMedian {
+    /* 3つの候補要素の中央値を選ぶ */
+    fn median_three(nums: &mut [i32], left: usize, mid: usize, right: usize) -> usize {
+        let (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
+        }
+        right
+    }
+
+    /* 番兵による分割処理（3 点中央値） */
+    fn partition(nums: &mut [i32], left: usize, right: usize) -> usize {
+        // 3つの候補要素の中央値を選ぶ
+        let med = Self::median_three(nums, left, (left + right) / 2, right);
+        // 中央値を配列の最左端に交換する
+        nums.swap(left, med);
+        // nums[left] を基準値とする
+        let (mut i, mut j) = (left, right);
+        while i < j {
+            while i < j && nums[j] >= nums[left] {
+                j -= 1; // 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 += 1; // 左から右へ基準値より大きい最初の要素を探す
+            }
+            nums.swap(i, j); // この 2 つの要素を交換
+        }
+        nums.swap(i, left); // 基準値を 2 つの部分配列の境界へ交換する
+        i // 基準値のインデックスを返す
+    }
+
+    /* クイックソート */
+    pub fn quick_sort(left: i32, right: i32, nums: &mut [i32]) {
+        // 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
+        let pivot = Self::partition(nums, left as usize, right as usize) as i32;
+        // 左右の部分配列を再帰処理
+        Self::quick_sort(left, pivot - 1, nums);
+        Self::quick_sort(pivot + 1, right, nums);
+    }
+}
+
+/* クイックソート（再帰深度最適化） */
+struct QuickSortTailCall;
+
+impl QuickSortTailCall {
+    /* 番兵分割 */
+    fn partition(nums: &mut [i32], left: usize, right: usize) -> usize {
+        // nums[left] を基準値とする
+        let (mut i, mut j) = (left, right);
+        while i < j {
+            while i < j && nums[j] >= nums[left] {
+                j -= 1; // 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 += 1; // 左から右へ基準値より大きい最初の要素を探す
+            }
+            nums.swap(i, j); // この 2 つの要素を交換
+        }
+        nums.swap(i, left); // 基準値を 2 つの部分配列の境界へ交換する
+        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） */
+    pub fn quick_sort(mut left: i32, mut right: i32, nums: &mut [i32]) {
+        // 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
+            let pivot = Self::partition(nums, left as usize, right as usize) as i32;
+            // 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 {
+                Self::quick_sort(left, pivot - 1, nums); // 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 {
+                Self::quick_sort(pivot + 1, right, nums); // 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]
+            }
+        }
+    }
+}
+
+/* Driver Code */
+fn main() {
+    /* クイックソート */
+    let mut nums = [2, 4, 1, 0, 3, 5];
+    QuickSort::quick_sort(0, (nums.len() - 1) as i32, &mut nums);
+    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） */
+    let mut nums = [2, 4, 1, 0, 3, 5];
+    QuickSortMedian::quick_sort(0, (nums.len() - 1) as i32, &mut nums);
+    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） */
+    let mut nums = [2, 4, 1, 0, 3, 5];
+    QuickSortTailCall::quick_sort(0, (nums.len() - 1) as i32, &mut nums);
+    println!("クイックソート（再帰深度最適化）完了後 nums = {:?}", nums);
+}

ja/codes/rust/chapter_sorting/radix_sort.rs

@@ -0,0 +1,63 @@
+/*
+ * File: radix_sort.rs
+ * Created Time: 2023-07-09
+ * Author: night-cruise (2586447362@qq.com)
+ */
+
+use hello_algo_rust::include::print_util;
+
+/* 要素 num の下から k 桁目を取得（exp = 10^(k-1)） */
+fn digit(num: i32, exp: i32) -> usize {
+    // 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) as usize;
+}
+
+/* 計数ソート（nums の k 桁目でソート） */
+fn counting_sort_digit(nums: &mut [i32], exp: i32) {
+    // 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
+    let mut counter = [0; 10];
+    let n = nums.len();
+    // 0~9 の各数字の出現回数を集計する
+    for i in 0..n {
+        let d = digit(nums[i], exp); // nums[i] の第 k 位を取得し、d とする
+        counter[d] += 1; // 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 in 1..10 {
+        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
+    let mut res = vec![0; n];
+    for i in (0..n).rev() {
+        let d = digit(nums[i], exp);
+        let 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] -= 1; // d の個数を 1 減らす
+    }
+    // 結果で元の配列 nums を上書きする
+    nums.copy_from_slice(&res);
+}
+
+/* 基数ソート */
+fn radix_sort(nums: &mut [i32]) {
+    // 最大桁数の判定用に配列の最大要素を取得
+    let m = *nums.into_iter().max().unwrap();
+    // 下位桁から上位桁の順に走査する
+    let mut exp = 1;
+    while exp <= m {
+        counting_sort_digit(nums, exp);
+        exp *= 10;
+    }
+}
+
+/* Driver Code */
+fn main() {
+    // 基数ソート
+    let mut nums = [
+        10546151, 35663510, 42865989, 34862445, 81883077, 88906420, 72429244, 30524779, 82060337,
+        63832996,
+    ];
+    radix_sort(&mut nums);
+    print!("基数ソート完了後 nums = ");
+    print_util::print_array(&nums);
+}

ja/codes/rust/chapter_sorting/selection_sort.rs

@@ -0,0 +1,35 @@
+/*
+ * File: selection_sort.rs
+ * Created Time: 2023-05-30
+ * Author: WSL0809 (wslzzy@outlook.com)
+ */
+
+use hello_algo_rust::include::print_util;
+
+/* 選択ソート */
+fn selection_sort(nums: &mut [i32]) {
+    if nums.is_empty() {
+        return;
+    }
+    let n = nums.len();
+    // 外側ループ：未整列区間は [i, n-1]
+    for i in 0..n - 1 {
+        // 内側のループ：未ソート区間の最小要素を見つける
+        let mut k = i;
+        for j in i + 1..n {
+            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
+        nums.swap(i, k);
+    }
+}
+
+/* Driver Code */
+pub fn main() {
+    let mut nums = [4, 1, 3, 1, 5, 2];
+    selection_sort(&mut nums);
+    print!("\n選択ソート完了後 nums = ");
+    print_util::print_array(&nums);
+}