关于Array.Sort效率问题

最近好不容易抽出点时间对《华容道》的程序做了番调整，发现程序的性能瓶颈居然在Array.Sort上面！经过调整后，程序运行时间缩短了1秒（河北石家庄李智广编写的华容道全能版V1.1第19关）！

微软的System.Array类提供了一个静态方法Sort，可以很方便的对一维数据进行排序。对于比较懒的我，一向直接使用Array.Sort完成对数组的排序。今天才发现原来Array.Sort存在严重的效率问题。先来看一段使用Array.Sort进行自定义排序的例子。

using System;
using System.Collections;

public class DataElement
{
  public int value;
  public DataElement() {}
  public DataElement(int value) { this.value = value; }
}

public class DataElementComparer : IComparer
{
  public int Compare(object x, object y)
  {
    return ((DataElement)x).value.CompareTo(((DataElement)y).value);
  }
}

public class Client
{
  public static void Main() 
  {
    int[] a = {5,8,3,6,9};
    DataElement[] d = new DataElement[5];

    for(int i=0; i<5; i++)
      d[i] = new DataElement(a[i]);

    Array.Sort(d, new DataElementComparer());

    for(int i = 0; i<5; i++)
      Console.Write(d[i].value + ", ");
  }
}

注意，在上面的例子中，为了实现自定义类（DataElement）的排序，我设计了一个DataElementComparer类，实现了System.Collections.IComparer接口。这样，在应用Array.Sort方法时，同时提供要排序的数组以及DataElementComparer的一个实例，便可以进行排序了。

但需要注意的是，在.net 2003中没有泛型的支持，所以IComparer接口在定义时，Compare方法接收的参数是object类型。因此，在进行比较时需要对值类型数据进行反复Box和UnBox操作，而对于引用类型则反复进行UpCast和DownCast操作，严重影响了效率！

在C# 2.0规范中提供了泛型机制，我想IComparer接口应当重新进行了定义，Array.Sort的效率应当比现在要强很多。我后来将《华容道》中应用Array.Sort的地方改为了使用“快速排序法”代码，效率一下子上去了。解题时间从原来的7.4秒缩短到了6.4秒，可是不小的进步呀！快速排序法代码如下（具体算法可以参考《数据结构》中的相关章节）：

using System;

public class DataElement
{
  public int value;
  public DataElement() {}
  public DataElement(int value) { this.value = value; }
}

public class QuickSortArray
{
  public DataElement[] list;

  public void quickSort()
  {
    recQuickSort(0, list.Length - 1);
  }

  private void recQuickSort(int first, int last)
  {
    int pivotLocation;

    if(first < last)
    {
      pivotLocation = partition(first, last);
      recQuickSort(first, pivotLocation - 1);
      recQuickSort(pivotLocation + 1, last);
    }
  }

  private int partition(int first, int last)
  {
    DataElement pivot;
    int index, smallIndex;

    swap(first, (first + last) / 2);
    pivot = list[first];
    smallIndex = first;

    for(index = first + 1; index <= last; index++)
      if(list[index].value < pivot.value)
      {
        smallIndex++;
        swap(smallIndex, index);
      }

    swap(first, smallIndex);
    return smallIndex;
  }

  private void swap(int first, int second)
  {
    DataElement temp;

    temp = list[first];
    list[first] = list[second];
    list[second] = temp;
  }
}
  
public class Client
{
  public static void Main()
  {
    int[] a = {42, 43, 0, 1, 3, 20, 31, 32, 40, 41, 21, 23};

    QuickSortArray qs = new QuickSortArray();
    qs.list = new DataElement[12];

    for(int i=0; i<12; i++)
      qs.list[i] = new DataElement(a[i]);

    qs.quickSort();

    for(int i=0; i<12; i++)
      Console.WriteLine(qs.list[i].value + ", ");  
  }
}