理论上的限制是O（n），因为你需要触摸每一只袜子（除非有些袜子已经配对）。

你可以用基数排序实现O（n）。你只需要为桶选择一些属性。

首先你可以选择（她的，我的）-把它们分成两堆，然后使用颜色（可以有任何颜色的顺序，例如按颜色名称的字母顺序）-按颜色将它们分成一堆（记住对同一堆中的所有袜子保持步骤1中的初始顺序），然后袜子的长度，然后是纹理，....

如果您可以选择有限数量的属性，但有足够多的属性可以唯一地标识每对属性，则应该使用O（k*n），如果我们可以考虑k是有限的，则使用O（n）。

我所做的就是拿起第一只袜子，把它放下（比如，放在洗衣碗的边缘）。然后我拿起另一只袜子，检查它是否与第一只袜子相同。如果是，我会把它们都去掉。如果不是，我把它放在第一只袜子旁边。然后我拿起第三只袜子，将其与前两只袜子进行比较（如果它们还在的话）。等

这种方法可以很容易地在阵列中实现，假设“移除”袜子是一个选项。实际上，你甚至不需要“脱掉”袜子。如果您不需要对袜子进行排序（见下文），那么您只需移动它们，就可以得到一个数组，该数组中所有袜子都成对排列。

假设袜子的唯一操作是比较相等，这个算法基本上仍然是n2算法，尽管我不知道平均情况（从未学会计算）。

当然，分类可以提高效率，尤其是在现实生活中，你可以很容易地将袜子“插入”在另外两个袜子之间。在计算中，树也可以做到这一点，但这是额外的空间。当然，我们又回到了NlogN（或者更多，如果有几只袜子按排序标准是相同的，但不是来自同一双）。

除此之外，我想不出什么，但这种方法在现实生活中似乎非常有效

袜子，无论是真的还是类似的数据结构，都将成对提供。

最简单的答案是，在允许袜子对分开之前，应该初始化袜子对的单个数据结构，该结构包含指向左右袜子的指针，从而可以直接或通过袜子对引用袜子。袜子也可以扩展为包含指向其伙伴的指针。

这通过使用抽象层来消除任何计算配对问题。

将同样的想法应用于袜子配对的实际问题，显而易见的答案是：不要让你的袜子不配对。袜子是一双提供的，一双放在抽屉里（也许是把它们捆在一起），一双穿。但可能脱漆的地方是在洗衣机里，所以所需要的只是一个物理机制，让袜子保持在一起并有效地清洗。

有两种物理可能性：

对于一个“pair”对象，它保持指向每只袜子的指针，我们可以使用一个布袋来将袜子放在一起。这似乎是巨大的开销。

但是，为了让每一只袜子都能互相参照，有一个很好的解决方案：一个popper（如果你是美国人，可以使用“按扣”），比如：

http://www.aliexpress.com/compare/compare-invisible-snap-buttons.html

然后，你所做的就是在脱下袜子并将其放进洗衣篮后立即将袜子扣在一起，再次消除了需要用“配对”概念的物理抽象来对袜子进行配对的问题。

我已经采取了简单的步骤，将我的努力减少到一个需要O（1）时间的过程中。

通过将我的输入减少到两种袜子中的一种（休闲用的白色袜子，工作用的黑色袜子），我只需要确定手中有哪种袜子。（从技术上讲，由于它们从未一起清洗过，我已将过程缩短到O（0）时间。）

为了找到合适的袜子，需要提前付出一些努力，并购买足够数量的袜子，以消除对现有袜子的需求。因为我在需要黑色袜子之前就已经做了这件事，所以我的努力很小，但里程可能会有所不同。

这种前期工作在非常流行和有效的代码中已经多次出现。示例包括#DEFINE'将圆周率定义为几个小数（其他示例也存在，但这是我现在想到的）。

这是问错了问题。正确的问题是，我为什么要花时间整理袜子？如果你选择X个货币单位来计算你的空闲时间，那么每年的花费是多少？

通常情况下，这不仅仅是任何空闲时间，这是早晨的空闲时间，你可以躺在床上，或者喝咖啡，或者早点离开，不被交通堵塞。

退一步想办法解决问题通常是好的。

还有一个办法！

找一只你喜欢的袜子。考虑所有相关特征：不同照明条件下的颜色、整体质量和耐久性、不同气候条件下的舒适性以及气味吸收。同样重要的是，它们在储存过程中不应失去弹性，所以天然织物是好的，它们应该可以用塑料包装。

如果左脚和右脚的袜子没有区别，那就更好了，但这并不重要。如果袜子是左右对称的，找到一双袜子是O（1）运算，而对袜子进行排序是近似的O（M）运算，其中M是你家里扔袜子的地方的数量，理想情况下是一个小常数。

如果你选择了一双左右袜子不同的奇装异服，对左脚和右脚的桶进行全桶排序，取O（N+M），其中N是袜子的数量，M与上述相同。其他人可以给出找到第一双袜子的平均迭代次数的公式，但通过盲搜索找到一双袜子的最坏情况是N/2+1，对于合理的N来说，这在天文学上是不太可能的。当用Mk1 Eyeball扫描一堆未分类的袜子时，使用先进的图像识别算法和启发式方法可以加快速度。

因此，实现O（1）袜子配对效率的算法（假设对称袜子）为：

你需要估计你的余生需要多少双袜子，或者直到你退休并搬到更温暖的气候，不再需要穿袜子。如果你还年轻，你还可以估计我们需要多长时间才能在家里拥有袜子分拣机器人，而整个问题变得无关紧要。您需要了解如何批量订购您选择的袜子，以及它的价格，以及它们的送货方式。订购袜子！扔掉你的旧袜子。

另一个步骤3将包括比较几年来一次购买几双同样数量的可能更便宜的袜子的成本，并加上整理袜子的成本。但我要保证：批量购买更便宜！此外，库存袜子的价值会随着股价的上涨而增加，这比你在很多投资中得到的要多。此外，还有存储成本，但袜子确实不会占用壁橱顶部货架上的空间。

问题已解决。所以，只要买一双新袜子，扔掉/捐赠你的旧袜子，在知道你的余生每天都在节省金钱和时间之后，就可以幸福地生活下去。

两种思路，查找任何匹配项所需的速度，与查找所有匹配项所需要的速度相比，与存储相比。

对于第二种情况，我想指出一个GPU并行版本，它查询所有匹配的袜子。

如果您有多个要匹配的财产，则可以使用分组元组和更高级的zip迭代器以及推力的转换函数，尽管这里是一个基于GPU的简单查询：

//test.cu
#include <thrust/device_vector.h>
#include <thrust/sequence.h>
#include <thrust/copy.h>
#include <thrust/count.h>
#include <thrust/remove.h>
#include <thrust/random.h>
#include <iostream>
#include <iterator>
#include <string>

// Define some types for pseudo code readability
typedef thrust::device_vector<int> GpuList;
typedef GpuList::iterator          GpuListIterator;

template <typename T>
struct ColoredSockQuery : public thrust::unary_function<T,bool>
{
    ColoredSockQuery( int colorToSearch )
    { SockColor = colorToSearch; }

    int SockColor;

    __host__ __device__
    bool operator()(T x)
    {
        return x == SockColor;
    }
};


struct GenerateRandomSockColor
{
    float lowBounds, highBounds;

    __host__ __device__
    GenerateRandomSockColor(int _a= 0, int _b= 1) : lowBounds(_a), highBounds(_b) {};

    __host__ __device__
    int operator()(const unsigned int n) const
    {
        thrust::default_random_engine rng;
        thrust::uniform_real_distribution<float> dist(lowBounds, highBounds);
        rng.discard(n);
        return dist(rng);
    }
};

template <typename GpuListIterator>
void PrintSocks(const std::string& name, GpuListIterator first, GpuListIterator last)
{
    typedef typename std::iterator_traits<GpuListIterator>::value_type T;

    std::cout << name << ": ";
    thrust::copy(first, last, std::ostream_iterator<T>(std::cout, " "));
    std::cout << "\n";
}

int main()
{
    int numberOfSocks = 10000000;
    GpuList socks(numberOfSocks);
    thrust::transform(thrust::make_counting_iterator(0),
                      thrust::make_counting_iterator(numberOfSocks),
                      socks.begin(),
                      GenerateRandomSockColor(0, 200));

    clock_t start = clock();

    GpuList sortedSocks(socks.size());
    GpuListIterator lastSortedSock = thrust::copy_if(socks.begin(),
                                                     socks.end(),
                                                     sortedSocks.begin(),
                                                     ColoredSockQuery<int>(2));
    clock_t stop = clock();

    PrintSocks("Sorted Socks: ", sortedSocks.begin(), lastSortedSock);

    double elapsed = (double)(stop - start) * 1000.0 / CLOCKS_PER_SEC;
    std::cout << "Time elapsed in ms: " << elapsed << "\n";

    return 0;
}

    //nvcc -std=c++11 -o test test.cu

1000万只袜子的运行时间：9毫秒