使用JetBrains的DotPeek工具能够方便地查看.net的部分源代码。于是看了一下.NET的内部是怎样实现排序的算法。

在System.Collections.Generic 命名空间下能够看到ArraySortHelper<T>的实现。

  1. public void Sort(T[] keys, int index, int length, IComparer<T> comparer)
  2. {
  3. try
  4. {
  5. if (comparer == null)
  6. comparer = (IComparer<T>) Comparer<T>.Default;
  7. if (BinaryCompatibility.TargetsAtLeast_Desktop_V4_5)
  8. ArraySortHelper<T>.IntrospectiveSort(keys, index, length, comparer);
  9. else
  10. ArraySortHelper<T>.DepthLimitedQuickSort(keys, index, length + index - 1, comparer, 32);
  11. }
  12. catch (IndexOutOfRangeException ex)
  13. {
  14. IntrospectiveSortUtilities.ThrowOrIgnoreBadComparer((object) comparer);
  15. }
  16. catch (Exception ex)
  17. {
  18. throw new InvalidOperationException(Environment.GetResourceString("InvalidOperation_IComparerFailed"), ex);
  19. }
  20. }

发如今.NET4.5以上的版本号,開始使用一种叫做 Introspective Sort的排序方法。

  1. internal static void IntrospectiveSort(T[] keys, int left, int length, IComparer<T> comparer)
  2. {
  3. if (length < 2)
  4. return;
  5. ArraySortHelper<T>.IntroSort(keys, left, length + left - 1, 2 * IntrospectiveSortUtilities.FloorLog2(keys.Length), comparer);
  6. }
  7.  
  8. private static void IntroSort(T[] keys, int lo, int hi, int depthLimit, IComparer<T> comparer)
  9. {
  10. for (; hi > lo; {
  11. int num;
  12. hi = num - 1;
  13. }
  14. )
  15. {
  16. int num = hi - lo + 1;
  17. if (num <= 16)
  18. {
  19. if (num == 1)
  20. break;
  21. if (num == 2)
  22. {
  23. ArraySortHelper<T>.SwapIfGreater(keys, comparer, lo, hi);
  24. break;
  25. }
  26. else if (num == 3)
  27. {
  28. ArraySortHelper<T>.SwapIfGreater(keys, comparer, lo, hi - 1);
  29. ArraySortHelper<T>.SwapIfGreater(keys, comparer, lo, hi);
  30. ArraySortHelper<T>.SwapIfGreater(keys, comparer, hi - 1, hi);
  31. break;
  32. }
  33. else
  34. {
  35. ArraySortHelper<T>.InsertionSort(keys, lo, hi, comparer);
  36. break;
  37. }
  38. }
  39. else if (depthLimit == 0)
  40. {
  41. ArraySortHelper<T>.Heapsort(keys, lo, hi, comparer);
  42. break;
  43. }
  44. else
  45. {
  46. --depthLimit;
  47. num = ArraySortHelper<T>.PickPivotAndPartition(keys, lo, hi, comparer);
  48. ArraySortHelper<T>.IntroSort(keys, num + 1, hi, depthLimit, comparer);
  49. }
  50. }
  51. }
  52.  
  53. private static int PickPivotAndPartition(T[] keys, int lo, int hi, IComparer<T> comparer)
  54. {
  55. int index = lo + (hi - lo) / 2;
  56. ArraySortHelper<T>.SwapIfGreater(keys, comparer, lo, index);
  57. ArraySortHelper<T>.SwapIfGreater(keys, comparer, lo, hi);
  58. ArraySortHelper<T>.SwapIfGreater(keys, comparer, index, hi);
  59. T obj = keys[index];
  60. ArraySortHelper<T>.Swap(keys, index, hi - 1);
  61. int i = lo;
  62. int j = hi - 1;
  63. while (i < j)
  64. {
  65. do
  66. ;
  67. while (comparer.Compare(keys[++i], obj) < 0);
  68. do
  69. ;
  70. while (comparer.Compare(obj, keys[--j]) < 0);
  71. if (i < j)
  72. ArraySortHelper<T>.Swap(keys, i, j);
  73. else
  74. break;
  75. }
  76. ArraySortHelper<T>.Swap(keys, i, hi - 1);
  77. return i;
  78. }

而.NET4.5下面使用的是还有一种排序的方案。

在排序的数字小于16个的时候,直接使用插入排序。

  1. private static void InsertionSort(T[] keys, int lo, int hi, IComparer<T> comparer)
  2. {
  3. for (int index1 = lo; index1 < hi; ++index1)
  4. {
  5. int index2 = index1;
  6. T x;
  7. for (x = keys[index1 + 1]; index2 >= lo && comparer.Compare(x, keys[index2]) < 0; --index2)
  8. keys[index2 + 1] = keys[index2];
  9. keys[index2 + 1] = x;
  10. }
  11. }

而假设大于16个的时候,且当递归深度在32次之内的话(也就是数字小于4GB的数量时),使用高速排序。

  1. internal static void DepthLimitedQuickSort(T[] keys, int left, int right, IComparer<T> comparer, int depthLimit)
  2. {
  3. while (depthLimit != 0)
  4. {
  5. int index1 = left;
  6. int index2 = right;
  7. int index3 = index1 + (index2 - index1 >> 1);
  8. ArraySortHelper<T>.SwapIfGreater(keys, comparer, index1, index3);
  9. ArraySortHelper<T>.SwapIfGreater(keys, comparer, index1, index2);
  10. ArraySortHelper<T>.SwapIfGreater(keys, comparer, index3, index2);
  11. T obj1 = keys[index3];
  12. do
  13. {
  14. while (comparer.Compare(keys[index1], obj1) < 0)
  15. ++index1;
  16. while (comparer.Compare(obj1, keys[index2]) < 0)
  17. --index2;
  18. if (index1 <= index2)
  19. {
  20. if (index1 < index2)
  21. {
  22. T obj2 = keys[index1];
  23. keys[index1] = keys[index2];
  24. keys[index2] = obj2;
  25. }
  26. ++index1;
  27. --index2;
  28. }
  29. else
  30. break;
  31. }
  32. while (index1 <= index2);
  33. --depthLimit;
  34. if (index2 - left <= right - index1)
  35. {
  36. if (left < index2)
  37. ArraySortHelper<T>.DepthLimitedQuickSort(keys, left, index2, comparer, depthLimit);
  38. left = index1;
  39. }
  40. else
  41. {
  42. if (index1 < right)
  43. ArraySortHelper<T>.DepthLimitedQuickSort(keys, index1, right, comparer, depthLimit);
  44. right = index2;
  45. }
  46. if (left >= right)
  47. return;
  48. }
  49. ArraySortHelper<T>.Heapsort(keys, left, right, comparer);
  50. }

而假设大于4GB的数量时,使用堆排序。

  1. private static void Heapsort(T[] keys, int lo, int hi, IComparer<T> comparer)
  2. {
  3. int n = hi - lo + 1;
  4. for (int i = n / 2; i >= 1; --i)
  5. ArraySortHelper<T>.DownHeap(keys, i, n, lo, comparer);
  6. for (int index = n; index > 1; --index)
  7. {
  8. ArraySortHelper<T>.Swap(keys, lo, lo + index - 1);
  9. ArraySortHelper<T>.DownHeap(keys, 1, index - 1, lo, comparer);
  10. }
  11. }
  12.  
  13. private static void DownHeap(T[] keys, int i, int n, int lo, IComparer<T> comparer)
  14. {
  15. T x = keys[lo + i - 1];
  16. for (; i <= n / 2; {
  17. int num;
  18. i = num;
  19. }
  20. )
  21. {
  22. num = 2 * i;
  23. if (num < n && comparer.Compare(keys[lo + num - 1], keys[lo + num]) < 0)
  24. ++num;
  25. if (comparer.Compare(x, keys[lo + num - 1]) < 0)
  26. keys[lo + i - 1] = keys[lo + num - 1];
  27. else
  28. break;
  29. }
  30. keys[lo + i - 1] = x;
  31. }

最后,附上swap函数的实现:

  1. private static void SwapIfGreater(T[] keys, IComparer<T> comparer, int a, int b)
  2. {
  3. if (a == b || comparer.Compare(keys[a], keys[b]) <= 0)
  4. return;
  5. T obj = keys[a];
  6. keys[a] = keys[b];
  7. keys[b] = obj;
  8. }
  9.  
  10. private static void Swap(T[] a, int i, int j)
  11. {
  12. if (i == j)
  13. return;
  14. T obj = a[i];
  15. a[i] = a[j];
  16. a[j] = obj;
  17. }

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