Ruby 的 max 函数如何对重复项进行排序？

我一直在看最大法在鲁比的Enumerablemixin (v2.4.1)。

这是一个相当简单的方法，但是当存在重复项时它如何排序有点令人困惑。

例如：

x = [1,2,3,4,5,6,7,8,9]
x.max {|a, b| a%2 <=> b%2}
=> 1
10.times{|y| p x.max(y) {|a, b| a%2 <=> b%2}}
[]
[1]
[1, 7] # why is 7 the next element after 1?
[3, 1, 5] # why no more 7?
[7, 3, 1, 5] # 7 is now first
[9, 7, 3, 1, 5]
[9, 7, 3, 1, 5, 6]
[9, 7, 3, 1, 5, 4, 6]
[9, 7, 3, 1, 5, 2, 4, 6]
[9, 7, 5, 3, 1, 8, 6, 4, 2] # order has changed again (now seems more "natural")

How is 7选择作为第二项？为什么当取三个值时根本不选择它？

如果你取更多的数字，顺序就会不一致（尽管集合中的项目are).

我看了一眼源代码，但似乎是在进行正常的比较；从该代码来看，此处看到的顺序并不明显。

谁能解释一下这个排序是如何实现的？我知道上面的顺序都是“有效”的，但是它们是如何生成的呢？

您的示例可以通过使用 max_by 来简化，以产生类似的结果：

10.times{|y| p x.max_by(y) {|t| t%2}}

我花了一些时间研究源代码，但找不到任何漏洞。

当我记得看到一份名为Switch: A Deep Embedding of Queries into Ruby（曼努埃尔·迈尔的论文）我找到了答案。

在第 104 页您可以找到以下问题的答案max_by:

...这里，输入列表中的值假设最大值 返回由函数计算的值。如果产生多个值 最大值，在这些值中选择结果是任意的。 ...

同样对于：
sort & sort_by来自评论@emu.c

不保证结果稳定。当两个键相等时， 相应元素的顺序是不可预测的。

第一、第二次编辑- “我们需要更深入” => 我希望你会喜欢这个“旅程”。

简短的回答：
排序看起来像这样的原因是 max_by 块的组合（导致开始排序max值来自%2这是1然后继续0）和 qsort_r （BSD 快速排序）实现了 @ruby。

长答案：全部基于 ruby​​ 2.4.2 或当前 2.5.0（正在开发）的源代码。

快速排序算法可能因您使用的编译器而异。您可以使用 qsort_r：GNU 版本、BSD 版本（您可以查看配置文件）了解更多。 Visual Studio 使用 2012 年或更高版本的 BSD 版本。

+Tue Sep 15 12:44:32 2015  Nobuyoshi Nakada  <[email protected]>
+
+   * util.c (ruby_qsort): use BSD-style qsort_r if available.

Thu May 12 00:18:19 2016  NAKAMURA Usaku  <[email protected]>

    * win32/Makefile.sub (HAVE_QSORT_S): use qsort_s only for Visual Studio
      2012 or later, because VS2010 seems to causes a SEGV in
test/ruby/test_enum.rb.

1. 如果您有 GNU qsort_r 但没有 BSD： 仅使用内部 ruby​​_qsort 实现。查看util.c用于快速排序的内部实现（ruby_qsort(void* base, const size_t nel, const size_t size, cmpfunc_t *cmp, void *d)）由 Tomoyuki Kawamura 函数。@util.h

   如果 HAVE_GNU_QSORT_R=1 那么#define ruby_qsort qsort_r:

   #ifdef HAVE_GNU_QSORT_R
   #define ruby_qsort qsort_r
   #else    void ruby_qsort(void *, const size_t, const size_t,
       int (*)(const void *, const void *, void *), void *);
   #endif
   

2. 如果检测到 BSD 风格： 然后使用下面的代码（可以在util.c）。请注意如何cmp_bsd_qsort之前被调用ruby_qsort。原因？可能是标准化、堆栈空间，也可能是速度（我自己没有测试过——必须创建基准测试，这非常耗时）。

BSD qsort.c 源代码中指出了节省堆栈空间：

    /*
    * To save stack space we sort the smaller side of the partition first
    * using recursion and eliminate tail recursion for the larger side.
    */

ruby 源代码中的 BSD 分支：

     #if defined HAVE_BSD_QSORT_R
    typedef int (cmpfunc_t)(const void*, const void*, void*);

    struct bsd_qsort_r_args {
        cmpfunc_t *cmp;
        void *arg;
    };

    static int
    cmp_bsd_qsort(void *d, const void *a, const void *b)
    {
        const struct bsd_qsort_r_args *args = d;
        return (*args->cmp)(a, b, args->arg);
    }

    void
    ruby_qsort(void* base, const size_t nel, const size_t size, cmpfunc_t *cmp, void *d)
    {
        struct bsd_qsort_r_args args;
        args.cmp = cmp;
        args.arg = d;
        qsort_r(base, nel, size, &args, cmp_bsd_qsort);
    }

如果您使用 MSYS2 在 Windows 上编译 ruby​​（不再是 DevKit，而是用于 Windows 安装程序的 MSYS2，我大部分时间都在使用它）NetBSD 版本的 qsort_r（从 02-07-2012 开始）。最新的NetBSDqsort.c（修订版：1.23）.

现在来看现实生活中的例子- “我们需要更深入”

测试将在两个（Windows）红宝石上进行：

• 第一个 ruby​​：将基于DevKit版本2.2.2p95（于 2015 年 4 月 13 日发布）并且不包含 BSD qsort 实现。

• 第二个红宝石：将基于MSYS2 tool-chain红宝石版本2.4.2-p198（于 2017 年 9 月 15 日发布）并且包含 BSD qsort 实现的补丁（见上文）。

代码：

x=[1,2,3,4,5,6,7,8,9]
10.times{|y| p x.max_by(y) {|t| t%2}}

Ruby 2.2.2p95:

The result:
[]
[5]
[7, 1]
[3, 1, 5]
[7, 3, 1, 5]
[9, 7, 3, 1, 5]
[5, 9, 1, 3, 7, 6]
[5, 1, 9, 3, 7, 6, 4]
[5, 1, 3, 7, 9, 6, 4, 2]
[9, 1, 7, 3, 5, 4, 6, 8, 2]

Ruby 2.4.2-p198:

The result:
[]
[1]
[7, 1]
[5, 3, 1]
[5, 7, 3, 1]
[5, 9, 7, 3, 1]
[5, 1, 9, 7, 3, 6]
[5, 1, 3, 9, 7, 4, 6]
[5, 1, 3, 7, 9, 2, 6, 4]
[9, 1, 3, 7, 5, 8, 4, 6, 2]

现在对于不同的x: x=[7,9,3,4,2,6,1,8,5]

Ruby 2.2.2p95:

The result:
[]
[1]
[9, 7]
[1, 7, 3]
[5, 1, 7, 3]
[5, 1, 3, 9, 7]
[7, 5, 9, 3, 1, 2]
[7, 9, 5, 3, 1, 2, 4]
[7, 9, 3, 1, 5, 2, 4, 8]
[5, 9, 1, 3, 7, 4, 6, 8, 2]

Ruby 2.4.2-p198:

The result:
[]
[9]
[9, 7]
[3, 1, 7]
[3, 5, 1, 7]
[7, 5, 1, 3, 9]
[7, 9, 5, 1, 3, 2]
[7, 9, 3, 5, 1, 4, 2]
[7, 9, 3, 1, 5, 8, 2, 4]
[5, 9, 3, 1, 7, 2, 4, 6, 8]

现在对于源数组中的相同项目（qsort 不稳定，请参见下文）：x=[1, 1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

使用以下代码对其进行处理：12.times{|y| p x.max_by(y) {|t| t%2}}

Ruby 2.2.2p95:

The result:
[]
[3]
[1, 1]
[9, 1, 7]
[3, 9, 1, 7]
[5, 3, 9, 1, 7]
[1, 5, 3, 9, 1, 7]
[5, 9, 3, 7, 1, 1, 1]
[1, 5, 9, 1, 7, 1, 3, 4]
[1, 1, 5, 9, 1, 7, 3, 4, 2]
[1, 1, 1, 5, 7, 3, 9, 4, 2, 8]
[9, 1, 7, 1, 5, 3, 1, 2, 6, 8, 4]

Ruby 2.4.2-p198:

The Result:
[]
[1]
[1, 1]
[7, 9, 1]
[7, 3, 9, 1]
[7, 5, 3, 9, 1]
[7, 1, 5, 3, 9, 1]
[1, 5, 9, 3, 7, 1, 1]
[1, 1, 5, 9, 3, 7, 1, 4]
[1, 1, 1, 5, 9, 3, 7, 2, 4]
[1, 7, 3, 1, 5, 9, 1, 2, 4, 8]
[9, 3, 1, 7, 1, 5, 1, 2, 8, 6, 4]

现在问一个大问题--> 为什么结果不同呢？

第一个明显的答案是，当使用 GNU 或 BSD 实现时，结果会有所不同吗？正确的？好吧，实现是不同的，但产生（检查链接的实现以了解详细信息）相同的结果。问题的核心在别处。

这里真正的问题是算法本身。当使用快速排序时，您得到的是不稳定的排序（当您比较两个相等的值时，它们的顺序不会保持不变）。当你有了 [1,2,3,4,5,6,7,8,9] 后，你可以在块中将其转换为 [1,0,1,0,1,0,1,0,1]使用 max(_by) 将数组排序为 [1,1,1,1,1,0,0,0,0]。你从 1 开始，但是哪一个呢？那么你会得到不可预测的结果。 （max(_by) 是先获取奇数然后获取偶数的原因）。

See GNU qsort评论：

警告：如果两个对象比较相等，则排序后它们的顺序是 不可预料的。也就是说排序并不稳定。这个可以 当比较仅考虑部分时会产生差异 元素。具有相同排序键的两个元素可能在其他方面有所不同 尊重。

现在像引擎一样对其进行排序：

[1,2,3,4,5,6,7,8,9]-> 首先考虑的是奇数[1,3,5,7,9]那些被认为等于max_by{|t| t%2}产生[1,1,1,1,1].

结论：

现在该选择哪一个呢？好吧，就你的情况而言，这是不可预测的，那就是你得到的。即使对于与底层相同的 ruby​​ 版本，我也会得到不同的版本快速排序算法本质上是不稳定的。