Haskell常見排序算法的實現
這篇文章嘗試使用 Haskhell 來重寫常見的排序算法。這里不考慮效率,比如時間和空間上的,所以不會刻意去寫成尾遞歸。
插入排序
插入排序是一種簡單易懂的排序。這里分為兩個步驟:
- 將一個元素插入一個已被排序的數列
- 對一個未排序的數列不停施以步驟 1 </ol>
- 比較相鄰元素的大小,然后交換較小的元素,將最大的數通過這個方式交換到最后
- 重復步驟 1 </ol>
- 尋找序列中最小數,Haskell 有現成的函數 minimum
- 將最小數從原序列中刪除 </ol>
- 取出序列中的一個數(簡單的取法,直接取第一個元素),將所有小于該數的數作為一組放于該數左邊,將所有該數的數作為另一組放于該數右邊
- 對左右兩組數分別施以步驟 1 </ol>
- 將兩個有序數列合為一個有序數列
- 將原序列不停劃分兩部分,直至每部分只有一個元素,然后不停調用步驟 1,將其合并成一個有序數列 </ol>
首先步驟 1,要插入數 x,當前序列中第一個數為 y。將 x, y 較小的數放在前面,然后對去除第一個數之后的子序列不停重復上述過程。
insert :: Ord a => a -> [a] -> [a] insert x [] = [x] insert x (y:ys) | x < y = x:y:ys | otherwise = y : insert x ys
接下來,只要施以步驟 2 即可,即將亂序的元素一個個地使用 insert 函數到另一個有序列表里就可以了。
insertSort :: Ord a => [a] -> [a] insertSort [] = [] insertSort (x:xs) = insert x (insertSort xs)
也可以寫成尾遞歸的形式,用一個列表來存儲中間結果:
insertSort :: Ord a => [a] -> [a] -> [a] insertSort xs [] = xs insertSort xs (y:ys) = insertSort (insert y xs) ys
冒泡排序
冒泡排序也分為兩個步驟:
第一步是交換
swaps :: Ord a => [a] -> [a] swaps [] = [] swaps [x] = [x] swaps (x1:x2:xs) | x1 > x2 = x2 : swaps(x1:xs) | otherwise = x1 : swaps(x2:xs)
然后就是不停 swaps,直到列表不再發生變化
bubbleSort :: Ord a => [a] -> [a] bubbleSort xs | swaps xs == xs = xs -- 沒發生變化,就停止 | otherwise = bubbleSort $ swaps xs
可以看到,第二步的效率不高,因為第一輪的 swaps 之后,最后一個數已經是最大的數了,第二步就沒有必要來遍歷到最后一個數。所以,可以將前一步 swaps 之后的序列分為前 n-1 項和最后一項,當前步下,最后一項可以不動,只需 bubbleSort 前 n-1 項。
bubbleSort' :: Ord a=> [a] -> [a] bubbleSort' [] = [] bubbleSort' xs = bubbleSort' initElem ++ [lastElem] where swappedElem = swaps xs initElem = init swappedElem lastElem = last swappedElem
選擇排序
首先找到最小的元素,將其從序列中取出,放入另一個序列中(初始為空),然后依次類推,直到所有元素從元序列被取出。
這里只要寫一個將序列中指定元素刪除的程序
deleteFromOri :: Eq a => a -> [a] -> [a] deleteFromOri _ [] = [] deleteFromOri x (y:ys) | x == y = ys | otherwise = y:deleteFromOri x ys
然后只要將每次 minimum 得到的數從原序列刪除放入新序列
selectSort :: Ord a => [a] -> [a] selectSort [] = [] selectSort xs = mini : selectSort xs' where mini = minimum xs xs' = deleteFromOri mini xs
快速排序
快排的定義其實非常簡單,但在 c 語言中卻不好理解,不像 Haskell 這樣寫起來就像在定義一個數學定理一樣。
代碼為
quickSort :: Ord a => [a] -> [a] quickSort [] = [] quickSort [x:xs] = quickSort mini ++ [x] quickSort maxi where mini = filter (<x) xs maxi = filter (>=x) xs
當然這里效果不高,會運算過程中會產生許多 []。
歸并排序
歸并排序這里仍然是兩個步驟。
步驟 1 的實現,只要將兩個序列 xs 和 ys 的第一個元素作比較即可。步驟 2 采用對半劃分。
merge :: Ord a => [a] -> [a] -> [a] merge xs [] = xs merge [] ys = ys merge (x:xs) (y:ys) | x > y = y:merge (x:xs) ys | otherwise = x:merge xs (y:ys)mergeSort :: Ord a => [a] -> [a] mergeSort xs = merge (mergeSort x1) (mergeSort x2) where (x1, x2) = split xs split xs = (take mid xs, drop mid xs) mid = (length xs)
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2</pre>來源:lyyyuna的博客