演算法是程式設計的基石，無論語言如何更迭，核心邏輯始終不變。本文將展示四種經典排序演算法——氣泡排序、選擇排序、插入排序與希爾排序的 C# 完整實現代碼，並附帶測試範例，幫助初學者理解排序邏輯與 C# 語法的結合應用。
氣泡排序透過重複遍歷陣列，比較相鄰元素並交換位置，將較大元素逐步「浮」至陣列末端。雖然時間複雜度為 O(n²)，但邏輯直觀，適合教學入門。
using System;
namespace BubbleSorter
{
public class BubbleSorter
{
public void Sort(int[] list)
{
int i, j, temp;
bool done = false;
j = 1;
while ((j < list.Length) && (!done))
{
done = true;
for (i = 0; i < list.Length - j; i++)
{
if (list[i] > list[i + 1])
{
done = false;
temp = list[i];
list[i] = list[i + 1];
list[i + 1] = temp;
}
}
j++;
}
}
}
public class MainClass
{
public static void Main()
{
int[] iArray = new int[] { 1, 5, 13, 6, 10, 55, 99, 2, 87, 12, 34, 75, 33, 47 };
BubbleSorter sorter = new BubbleSorter();
sorter.Sort(iArray);
for (int m = 0; m < iArray.Length; m++)
Console.Write("{0} ", iArray[m]);
Console.WriteLine();
}
}
}
選擇排序每次從未排序區間找出最小值，放到已排序區間末尾。同樣為 O(n²) 複雜度，但交換次數較氣泡排序少。
using System;
namespace SelectionSorter
{
public class SelectionSorter
{
private int min;
public void Sort(int[] list)
{
for (int i = 0; i < list.Length - 1; i++)
{
min = i;
for (int j = i + 1; j < list.Length; j++)
{
if (list[j] < list[min])
min = j;
}
int t = list[min];
list[min] = list[i];
list[i] = t;
}
}
}
public class MainClass
{
public static void Main()
{
int[] iArray = new int[] { 1, 5, 3, 6, 10, 55, 9, 2, 87, 12, 34, 75, 33, 47 };
SelectionSorter ss = new SelectionSorter();
ss.Sort(iArray);
for (int m = 0; m < iArray.Length; m++)
Console.Write("{0} ", iArray[m]);
Console.WriteLine();
}
}
}
插入排序將陣列分為「已排序」與「未排序」兩部分，每次從未排序區取出一個元素，插入到已排序區的適當位置。對於小規模或近乎有序的資料效率極高。
using System;
namespace InsertionSorter
{
public class InsertionSorter
{
public void Sort(int[] list)
{
for (int i = 1; i < list.Length; i++)
{
int t = list[i];
int j = i;
while ((j > 0) && (list[j - 1] > t))
{
list[j] = list[j - 1];
--j;
}
list[j] = t;
}
}
}
public class MainClass
{
public static void Main()
{
int[] iArray = new int[] { 1, 13, 3, 6, 10, 55, 98, 2, 87, 12, 34, 75, 33, 47 };
InsertionSorter ii = new InsertionSorter();
ii.Sort(iArray);
for (int m = 0; m < iArray.Length; m++)
Console.Write("{0}", iArray[m]);
Console.WriteLine();
}
}
}
希爾排序是插入排序的改進版，透過「間距」將陣列分組進行插入排序，逐步縮小間距至 1，大幅提升大規模資料排序效能，平均複雜度可達 O(n log² n)。
using System;
namespace ShellSorter
{
public class ShellSorter
{
public void Sort(int[] list)
{
int inc;
for (inc = 1; inc <= list.Length / 9; inc = 3 * inc + 1) ;
for (; inc > 0; inc /= 3)
{
for (int i = inc + 1; i <= list.Length; i += inc)
{
int t = list[i - 1];
int j = i;
while ((j > inc) && (list[j - inc - 1] > t))
{
list[j - 1] = list[j - inc - 1];
j -= inc;
}
list[j - 1] = t;
}
}
}
}
public class MainClass
{
public static void Main()
{
int[] iArray = new int[] { 1, 5, 13, 6, 10, 55, 99, 2, 87, 12, 34, 75, 33, 47 };
ShellSorter sh = new ShellSorter();
sh.Sort(iArray);
for (int m = 0; m < iArray.Length; m++)
Console.Write("{0} ", iArray[m]);
Console.WriteLine();
}
}
}
四種排序演算法各有適用場景：
Array.Sort() 或 List<T>.Sort()，底層採用 Introspective Sort（混合快速排序、堆積排序、插入排序），效能最優學習演算法不僅是為了面試，更是培養邏輯思維與優化意識。建議動手重寫上述代碼，嘗試加入泛型支援（T[] where T : IComparable<T>）以提升複用性。
