在 c# 中，如何将列表旋转特定数量的位置？

Question

我编写了一个代码来将列表旋转特定数量的位置，我下面的代码可以工作，但我想知道是否有更有效的方法来做到这一点。

  public void Test8(List<int> items, int places)
   {
      int nums;
        for (int i = 0; i < places; i++)
        {
            nums = items[items.Count() - 1];
            items.RemoveAt(items.Count - 1);
            items.Insert(0, nums);

        }
   } 

Answer 1

这是一个经典的计算机科学问题。一种稍微快一点的技术是反转整个数组，然后反转数组的两个块：

// If we want to shift two places, start with an array
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
// Then reverse the entire array
[8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1]
// Then reverse the first n elements, two in our case
[7, 8, 6, 5, 4, 3, 2, 1]
 ^^^^
// Then reverse the remaining items
[7, 8, 1, 2, 3, 4, 5, 6]
       ^^^^^^^^^^^^^^^^

或者，作为代码：

static void Reverse(List<int> items, int posFrom, int posTo)
{
    // Helper to reverse a sub portion of an array in place
    while (posFrom < posTo)
    {
        // Swap the first and last items
        int temp = items[posFrom];
        items[posFrom] = items[posTo];
        items[posTo] = temp;
        // Shrink down to the next pair of items
        --posTo;
        ++posFrom;
    }
}

static void Test8(List<int> items, int places)
{
    // Sanity, if we try to rotate more than there are
    // items in the array, it just loops around
    places %= items.Count;
    // Reverse the entire array
    Reverse(items, 0, items.Count - 1);
    // Reverse the first group of items
    Reverse(items, 0, places - 1);
    // Reverse the second group of items
    Reverse(items, places, items.Count - 1);
}

这是 O(n) 时间，与移位大小无关。

Answer 2

如果你使用 Circular Array QUEUE 来实现它会更快（理论上它比列表有更好的内存管理）。这不需要物理旋转现有数据，因此它应该比您的原始代码更快。

顺便说一句，您可以阅读 StackOverflow 中的其他参考资料来丰富您的知识，例如：

• Easiest way to Rotate a List in c#
• Performance differences... so dramatic?

Answer 3

您正在插入和删除列表元素。有一些与此相关的开销。可以通过索引访问列表。因此，您可以遍历列表，将元素移动到它们应该在的位置。您需要使用一个临时整数变量来避免覆盖任何列表数据。

Answer 4

检查并确保旋转不是无意义的也很好，即通过删除和添加项目 5K 次将长度为 3 的列表旋转 5K 是没有意义的，您可以通过执行类似 places%=items.Count; 的操作来做到这一点在开始旋转之前。

Answer 5

这是一个类似的问题： C# Collection - Order by an element (Rotate)

另外，试试这个：

static void Main(string[] args)
{
    var items = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
    var rotatedItems = Rotate(items, 4);
    // rotated is now {5, 6, 7, 8, 9, 1, 2, 3, 4}            
    Console.WriteLine(string.Join(", ", rotatedItems));
    Console.Read();
}

public static IEnumerable<int> Rotate(IEnumerable<int> items, int places)
{
    return items.Skip(places).Concat(items.Take(places));
}

Answer 6

您可以编写List<int> 的用户定义扩展，使用List<T>.Reverse() 进行旋转。 我从 C++ 标准模板库中获取了基本思想，它基本上分三个步骤使用 Reverse： 反向（第一，中间） 反向（中间，最后） 反向（第一个，最后一个）

据我所知，这是最有效和最快的方式。我测试了 10 亿个元素，旋转 Rotate(0, 50000, 800000) 需要 0.00097 秒。 （顺便说一句：向 List 添加 10 亿个整数已经需要 7.3 秒）

这是您可以使用的扩展：

public static class Extensions
{
  public static void Rotate(this List<int> me, int first, int mid, int last)
  {
    //indexes are zero based!
    if (first >= mid || mid >= lastIndex)
      return;
    me.Reverse(first, mid - first + 1);
    me.Reverse(mid + 1, last - mid);
    me.Reverse(first, last - first + 1);
  }
}

用法是这样的：

static void Main(string[] args)
{
    List<int> iList = new List<int>{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};    
    Console.WriteLine("Before rotate:");
    foreach (var item in iList)
    {
      Console.Write(item + " ");
    }
    Console.WriteLine();
    
    int firstIndex = 0, midIndex = 3, lastIndex = 5;
    iList.Rotate(firstIndex, midIndex, lastIndex);
    
    Console.WriteLine($"After rotate {firstIndex}, {midIndex}, {lastIndex}:");
    foreach (var item in iList)
    {
      Console.Write(item + " ");
    }
    Console.ReadKey();
}