昨天，我在洗衣服时把袜子配对，结果发现我这样做效率不高。我在做一个天真的搜索——挑选一只袜子，然后“反复”寻找那一双袜子。这需要平均在n/2*n/4=n2/8袜子上迭代。
作为一名计算机科学家，我在想我能做什么？排序（根据大小/颜色/…）当然是为了实现O（NlogN）解决方案。
哈希或其他不到位的解决方案是不可选择的，因为我无法复制我的袜子（如果可以的话，这可能很好）。
因此，问题基本上是：
给定一堆n双袜子，其中包含2n个元素（假设每只袜子正好有一对匹配的袜子），用对数的额外空间高效地将它们配对的最佳方式是什么？（如果需要的话，我相信我可以记住这些信息。）
我将感谢回答以下方面的问题：
大量袜子的一般理论解。袜子的实际数量没有那么多，我不相信我的配偶和我有超过30双。（而且很容易区分我的袜子和她的袜子；这也可以用吗？）它是否等同于元素清晰度问题？
当前回答
如果“移动”操作相当昂贵，而“比较”操作很便宜，并且无论如何都需要将整个集合移动到一个缓冲区中，在那里搜索速度比原始存储快得多。。。只需将排序整合到强制移动中即可。
我发现，将分拣过程整合到晾衣架中，这一过程变得轻而易举。无论如何，我需要拿起每一只袜子，然后把它挂起来（移动），把它挂在绳子上的某个特定位置几乎不需要任何费用。现在，为了不强制搜索整个缓冲区（字符串），我选择按颜色/阴影放置袜子。左边更黑，右边更亮，前面更鲜艳。现在，在我挂上每一只袜子之前，我先看看它的“右边附近”是否已经有一只匹配的袜子——这限制了“扫描”其他2-3只袜子——如果有，我就把另一只挂在旁边。然后，我把它们成对地卷起来，然后在干的时候把它们从绳子上取下来。
现在，这似乎与顶级答案所建议的“按颜色形成桩”没有什么不同，但首先，通过不选择离散桩而是选择范围，我没有问题将“紫色”分类为“红色”还是“蓝色”桩；它只是介于两者之间。然后通过集成两个操作（挂起晾干和分拣），挂起时的分拣开销大约是单独分拣的10%。
其他回答
从你的问题来看，你显然没有太多洗衣方面的实际经验：）。你需要一种算法，能很好地处理少量不可配对的袜子。
到目前为止，答案还没有充分利用我们的人类模式识别能力。集合游戏提供了如何做好这一点的线索：将所有袜子放在一个二维空间中，这样你就可以很好地识别它们，并用手轻松地够到它们。这将您的面积限制在120*80厘米左右。从那里选择您识别的配对并将其删除。将多余的袜子放在空闲空间，然后重复。如果你为穿着容易辨认的袜子的人洗衣服（脑海中浮现的是小孩子），你可以先选择袜子来进行基数排序。该算法仅在单袜子数量较少时有效
这是基于比较的模型中的Omega（n log n）下限。（唯一有效的操作是比较两只袜子。）
假设你知道你的2n只袜子是这样排列的：
p1 p2 p3。。。pn pf（1）pf（2）。。。功率因数（n）
其中f是集合{1,2，…，n}的未知排列。知道这一点不会使问题变得更难。有n个！可能的输出（上半部分和下半部分之间的匹配），这意味着您需要log（n！）=Omega（n log n）比较。这可通过分类获得。
由于您对元素区别性问题的连接感兴趣：证明元素区别性的Omega（n log n）界限比较困难，因为输出是二进制的yes/no。这里，输出必须是匹配的，并且可能输出的数量足以获得一个合适的界限。然而，有一个变量与元素的区别有关。假设你有2n只袜子，想知道它们是否可以唯一配对。您可以通过将（a1，a2，…，an）发送到（a1，a1，a2、a2，…、an，an）来获得ED的缩减。（附带地，通过拓扑结构，ED的硬度证明非常有趣。）
我认为，如果只允许等式测试，那么原始问题应该有一个Omega（n2）边界。我的直觉是：考虑一个测试后添加边的图形，并认为如果图形不密集，则输出不是唯一确定的。
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。
排序解决方案已经提出，但排序有点太多了：我们不需要排序；我们只需要平等团体。
所以散列就足够了（而且更快）。
对于每种颜色的袜子，形成一堆。重复输入篮中的所有袜子，并将它们分配到颜色堆上。在每个桩上循环，并通过其他度量（例如模式）将其分配到第二组桩中递归地应用此方案，直到您将所有袜子分发到非常小的堆上，您可以立即进行可视化处理
当SQL Server需要对庞大的数据集进行哈希连接或哈希聚合时，这种递归哈希分区实际上是由它完成的。它将其构建输入流分配到许多独立的分区中。该方案可线性扩展到任意数量的数据和多个CPU。
如果您可以找到一个分发密钥（哈希密钥），该密钥提供足够的存储桶，使得每个存储桶足够小，可以快速处理，那么您就不需要递归分区。不幸的是，我认为袜子没有这种特性。
如果每只袜子都有一个名为“PairID”的整数，那么可以根据PairID%10（最后一位）轻松地将它们分配到10个桶中。
我能想到的现实世界中最好的分区是创建一个堆积的矩形：一个维度是颜色，另一个是图案。为什么是长方形？因为我们需要O（1）随机访问桩。（3D长方体也可以，但这不太实用。）
更新：
并行性呢？多人能更快地匹配袜子吗？
最简单的并行化策略是让多个工人从输入篮中取出袜子，然后将袜子放到堆上。这只会增加这么多——想象100人在10个桩上战斗。同步成本（表现为手部碰撞和人类通信）破坏了效率和加速（参见通用可扩展性定律！）。这是否容易陷入僵局？不，因为每个工人一次只需要访问一堆。只有一个“锁”，就不会出现死锁。活锁可能是可能的，这取决于人类如何协调对桩的访问。他们可能只是使用随机退避，就像网卡在物理级别上那样，以确定什么卡可以独占地访问网络线路。如果它适用于NIC，那么它也应该适用于人类。如果每个工人都有自己的一组桩，它几乎可以无限扩展。然后，工人可以从输入篮中取出大块袜子（很少有人争抢，因为他们很少这样做），而且他们在分发袜子时根本不需要同步（因为他们有线程局部堆）。最后，所有工人都需要联合他们的桩组。我相信，如果工人形成一个聚合树，这可以在O（log（工人计数*每个工人的桩数））中完成。
元素的清晰度问题呢？正如文章所述，元素区别问题可以用O（N）来解决。袜子问题也是如此（如果你只需要一个分发步骤（我提出了多个步骤，只是因为人类不擅长计算-如果你在md5上分发（颜色、长度、图案…），即所有属性的完美哈希），那么一个步骤就够了）。
显然，一个速度不能比O（N）快，所以我们已经达到了最佳下限。
虽然输出不完全相同（在一种情况下，只是布尔值。在另一种情况中，是袜子对），但渐近复杂性是相同的。
正如许多作者所指出的，基数排序是一种有效的袜子排序方法。尚未提出的是一种完美的哈希方法。用每双袜子买来的时间来计算真是太麻烦了。在你购买袜子时，只需按顺序给袜子编号，就可以让你在整理袜子时把它们放在自己编号的抽屉里。
最多24双袜子的示例。请注意，较大的袜子隔层消除了将袜子卷在一起的需要，这就是所谓的速度/存储权衡。
