Java中的高级数组排序/重新排列

Question

所以我有一个具有以下理论值的数组：

int[] elements = {A1, A2, B1, B2,
                  A3, A4, B3, B4,
                  C1, C2, D1, D2,
                  C3, C4, D3, D4};

图解：

                  + - + - + - + - +
                  | A | A | B | B |
                  + - + - + - + - +
                  | A | A | B | B |
                  + - + - + - + - +
                  | C | C | D | D |
                  + - + - + - + - +
                  | C | C | D | D |
                  + - + - + - + - +

简单地说我想把数组重新排列成下面的形式：

int[] elements = {A1, A2, A3, A4,
                  B1, B2, B3, B4,
                  C1, C2, C3, C4,
                  D1, D2, D3, D4};

图解：

                  + - + - + - + - +
                  | A | A | A | A |
                  + - + - + - + - +
                  | B | B | B | B |
                  + - + - + - + - +
                  | C | C | C | C |
                  + - + - + - + - +
                  | D | D | D | D |
                  + - + - + - + - +

这个特定示例包含四个扇区（A、B、C 和 D），但无论数组包含多少扇区，以及每个扇区包含多少元素，我需要的算法都应该适用。

每个扇区的大小是已知的（扇区宽度和扇区高度）以及扇区的数量（行和列）。 所有扇区的大小（宽度和高度）完全相同。扇区的数量必须描述为两个值（行和列），然后将它们相乘以构成扇区的实际总和。例如。如果需要 5 个扇区，则可以指定 1 行 5 列。

下面是一个执行这种方法的示例：

public int[] sectorSort(int[] elements,
                        int sectorWidth,
                        int sectorHeight,
                        int columns,
                        int rows);

其他扇区设置示例：

                  Columns: 5
                  + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - +
                  | A | A | B | B | C | C | D | D | E | E |
     Rows: 1      + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - +
                  | A | A | B | B | C | C | D | D | E | E |
                  + - + - + - + - + - + - + - + - + - + - +

                  Columns: 2
                  + - + - + - + - +
                  | A | A | B | B |
                  + - + - + - + - +
                  | A | A | B | B |
                  + - + - + - + - +
                  | C | C | D | D |
     Rows: 3      + - + - + - + - +
                  | C | C | D | D |
                  + - + - + - + - +
                  | E | E | F | F |
                  + - + - + - + - +
                  | E | E | F | F |
                  + - + - + - + - +

我计划使用它为我正在制作的游戏引擎制作一个高效的精灵地图类。数组中的元素是 ARGB 颜色值，扇区是单独的精灵。如果不同的 sprite 按后一种顺序排列，那么搜索单个 sprite 会更快并且内存效率更高。

谢谢！

EDIT1：清晰度。

EDIT2：添加了更多条件和说明。

Answer 1

你不会得到比这更好的时间复杂度： 它创建一个新数组并将每个扇区复制到其中。

static T[] sectorSort<T>(T[] elements, int sectorWidth, int sectorHeight, int columns, int rows)
        {
            T[] sortedElements = new T[elements.Length];
            int n = 0;
            int arrWidth = sectorWidth * columns;
            for(int secY = 0; secY < rows; secY++)
                for (int secX = 0; secX < columns; secX++)
                {
                    int baseIndex = secY * arrWidth * sectorHeight + secX * sectorWidth;
                    for(int y = 0; y < sectorHeight; y++)
                        for (int x = 0; x < sectorWidth; x++)
                        {
                            int sourceIndex = baseIndex + y * arrWidth + x;
                            sortedElements[n++] = elements[sourceIndex];
                        }
                }
            return sortedElements;
        }

我仍然可以看到很多可以完成的优化，但是阅读你的问题我发现这是在加载时间完成的，所以不要大惊小怪。

编辑：固定代码

EDIT2：测试设置 (C#)

    int[] array = new int[]
    {
        11, 12, 13, 21, 22, 23, 51, 52, 53,
        14, 15, 16, 24, 25, 26, 54, 55, 56,
        17, 18, 19, 27, 28, 29, 57, 58, 59,
        31, 32, 33, 41, 42, 43, 61, 62, 63,
        34, 35, 36, 44, 45, 46, 64, 65, 66,
        37, 38, 39, 47, 48, 49, 67, 68, 69,
        71, 72, 73, 81, 82, 83, 91, 92, 93,
        74, 75, 76, 84, 85, 86, 94, 95, 96,
        77, 78, 79, 87, 88, 89, 97, 98, 99,
    };
    int[] sorted = sectorSort(array, 3, 3, 3, 3);
    for (int y = 0; y < 9; y++)
    {
        for (int x = 0; x < 9; x++)
            Console.Write(sorted[x + y * 9] + " | ");
        Console.WriteLine("\n");
    }

Answer 2

您可以采用直接的算法迭代所有扇区和其中的所有元素以重新排列它们。这将是 O(n*m)，n = 扇区数，m = 每个扇区的元素数。但是您必须重新排列整个数组。作为替代方案（如果内存很关键），您可以创建原始数组的基于扇区的视图，这将花费 O(n) 来创建视图，然后 O(m) 来读取单个扇区的值。

因此，在这两种情况下，读取所有扇区都需要 O(n*m)。您期望有什么改进？