C#：Swap 方法的良好/最佳实现答案

【问题标题】：C#: Good/best implementation of Swap methodC#：Swap 方法的良好/最佳实现
【发布时间】：2010-10-07 20:28:56
【问题描述】：

我读过这个post about card shuffling 并且在许多洗牌和排序算法中，您需要交换列表或数组中的两个项目。但是好的高效的 Swap 方法是什么样的呢？

假设T[] 和List<T>。您将如何最好地实现一种在这两个项目中交换两个项目的方法？

Swap(ref cards[i], ref cards[n]);   // How is Swap implemented?

【问题讨论】：

标签： c# sorting shuffle

【解决方案1】：

好吧，您发布的代码 (ref cards[n]) 只能与数组（而不是列表）一起使用 - 但您可以简单地使用（其中 foo 和 bar 是两个值）：

static void Swap(ref int foo, ref int bar) {
    int tmp = foo;
    foo = bar;
    bar = tmp;
}

~~或者可能（如果你想要原子）：~~

Interlocked.Exchange(ref foo, ref bar);

不过，就我个人而言，我不认为我会为交换方法而烦恼 - 直接执行即可；这意味着您可以使用（对于列表或数组）：

int tmp = cards[n];
cards[n] = cards[i];
cards[i] = tmp;

如果您真的想编写一个适用于列表或数组的交换方法，则必须执行以下操作：

static void Swap(IList<int> list, int indexA, int indexB)
{
    int tmp = list[indexA];
    list[indexA] = list[indexB];
    list[indexB] = tmp;
}

（使这个通用化是微不足道的） - 但是，在数组上工作的原始“内联”版本（即不是方法）会更快。

【讨论】：

重新数组 - 你没有传递数组 - 你正在传递元素。
如果这些是整数，按值交换不是更好吗？
int 只是作为一个例子。可能应该在问题中澄清这一点......
我假设 JIT 编译器将内联通用交换，因此我认为没有性能理由选择“内联”方法而不是通用扩展。
我知道这是一个非常古老的问题，但您能否详细说明为什么泛型方法会比内联版本慢？这仍然准确吗？

【解决方案2】：

一个好的交换是你不交换内容的地方。在 C/C++ 中，这类似于交换指针而不是交换内容。这种交换方式很快并且带有一些异常保证。不幸的是，我的 C# 太生锈了，无法将其放入代码中。对于简单的数据类型，这种风格并没有给你太多。但是，一旦您习惯并不得不处理更大（更复杂）的物体，它就可以挽救您的生命。

【讨论】：

但对于 int[] 或 List，内容要么相同（x86），要么是大小的一半（x64）。在这种情况下，交换内容。

【解决方案3】：

这个呢？它是交换方法的通用实现。 Jit 将为您的封闭类型创建编译版本，因此您不必担心性能！

/// <summary>
/// Swap two elements
/// Generic implementation by LMF
/// </summary>
public static void Swap<T>(ref T itemLeft, ref T itemRight) {
    T dummyItem = itemRight;
    itemLeft = itemRight;
    itemRight = dummyItem;
}

HTH 洛伦佐

【讨论】：

【解决方案4】：

11 年后，我们有了元组......

(foo, bar) = (bar, foo);

【讨论】：

欢迎来到 SO，@gaggleweed，感谢您的出色贡献！注意：OP 要求将交换功能隐藏在方法中，但您的代码直接内联进行交换。我可以理解为什么在方法中放置如此简单的单行代码似乎没有必要，但如果您是这样想的，最好在帖子中解释一下。或者更好的是，解释和包含一个在方法中包含它的版本，以防 OP 有充分的理由想要它。
还值得注意的是，这不是线程安全的，但只有在交换超出本地范围的变量时才有意义。

【解决方案5】：

用途：

void swap(int &a, int &b)
{
    // &a != &b
    // a == b OK
    a ^= b;
    b ^= a;
    a ^= b;
    return;
}

我没有意识到我在 C# 部分。这是 C++ 代码，但它应该具有相同的基本思想。我相信 ^ 在 C# 中也是 XOR。看起来你可能需要“ref”（？）而不是&。我不确定。

【讨论】：

有趣...那些 cmets 是什么意思？
（真的需要return;吗？）
return 不需要，你可以使用 ref 代替 & yes, +1
FWIW，维基百科声称这种方法实际上比通常的 buffer = a; a = b; b = buffer; 构造效率低。
基准测试表明，在 C# 中，临时变量交换确实比 3 次 XOR 操作更快。

【解决方案6】：

您现在可以使用元组来完成此交换，而无需手动声明临时变量：

static void Swap<T>(ref T foo, ref T bar)
{
    (foo, bar) = (bar, foo)
}

【讨论】：

为什么这被否决了？

【解决方案7】：

对于任何想知道的人，也可以使用扩展方法（.NET 3.0 和更高版本）进行交换。

一般来说，似乎不可能说扩展方法“this”的值是 ref，所以你需要返回它并覆盖旧值。

public static class GeneralExtensions {
    public static T SwapWith<T>(this T current, ref T other) {
        T tmpOther = other;
        other = current;
        return tmpOther;
    }
}

这个扩展方法可以这样使用：

int val1 = 10;
int val2 = 20;    
val1 = val1.SwapWith(ref val2);

【讨论】：