如果你可以将一双袜子抽象为密钥本身，将另一双袜子作为值，那么我们可以使用哈希来发挥作用。

在你身后的地板上做两个假想的部分，一个给你，另一个给配偶。从袜子堆里取一只。现在，按照以下规则将袜子一只一只地放在地板上。确定袜子是你的还是她的，并查看地板上的相关部分。如果你能在地板上找到这双鞋，就把它捡起来，把它们系起来，或者把它们夹起来，或者在找到一双鞋后做任何你想做的事情，然后把它放在篮子里（把它从地板上取下来）。将其放在相关章节中。重复3次，直到所有袜子都从袜子堆上取下。

说明：

哈希和抽象

抽象是一个非常强大的概念，已用于改善用户体验（UX）。现实生活中与计算机交互的抽象示例包括：

用于在GUI（图形用户界面）中导航以访问地址的文件夹图标，而不是键入实际地址以导航到某个位置。GUI滑块用于控制不同级别的音量、文档滚动位置等。。

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）。

我相信提问者正在考虑使用哈希，这样在放置袜子之前，应该知道袜子的位置。

这就是为什么我建议将放在地板上的一只袜子抽象为哈希键本身（因此不需要复制袜子）。

如何定义哈希键？

如果有不止一双类似的袜子，下面的密钥定义也适用。也就是说，假设有两双黑色男士袜子PairA和PairB，每双袜子都被命名为PairA-L、PairA-R、PairB-L和PairB-R。因此，PairA-L可以与PairB-R配对，但PairA-L和PairB-L不能配对。

假设任何袜子都可以通过以下方式唯一标识，

属性[性别]+属性[颜色]+属性（材质）+属性[类型1]+属性[类别2]+属性[左_右]

这是我们的第一个哈希函数。让我们对这个h1（G_C_M_T1_T2_LR）使用一个简短的符号。h1（x）不是我们的位置键。

消除Left_or_Right属性的另一个哈希函数是h2（G_C_M_T1_T2）。第二个函数h2（x）是我们的位置键！（你身后地板上的空间）。

要定位插槽，请使用h2（G_C_M_T1_T2）。一旦找到了槽，就使用h1（x）来检查它们的哈希值。如果它们不匹配，你就有一对。否则，把袜子扔到同一个槽里。

注意：由于我们在找到一个插槽时删除了一个插槽，因此可以安全地假设最多只有一个插槽具有唯一的h2（x）或h1（x）值。

如果我们每只袜子正好有一对匹配的袜子，那么使用h2（x）来查找位置，如果没有袜子，则需要进行检查，因为可以安全地假设它们是一对。

为什么把袜子放在地板上很重要

让我们考虑一个场景，袜子堆在一起（最坏的情况）。这意味着我们别无选择，只能进行线性搜索来找到一对。

将它们铺在地板上可以提高可见度，从而提高发现匹配袜子（匹配哈希键）的机会。当第三步把袜子放在地板上时，我们的大脑已经下意识地记录了位置。-因此，如果这个位置在我们的内存中可用，我们可以直接找到匹配的配对。-如果没有记住位置，不要担心，然后我们可以一直返回到线性搜索。

为什么从地板上取下这对鞋很重要？

短期人类记忆在需要记忆的项目较少时效果最好。因此，增加了我们使用哈希来识别这对的概率。当使用线性搜索对时，它还将减少要搜索的项目的数量。

分析

情况1：最坏的情况是，Derpina无法记住或直接使用哈希技术在地板上发现袜子。Derp对地板上的物品进行线性搜索。这并不比遍历堆以找到对更糟。比较上限：O（n^2）。比较下限：（n/2）。（当Derpina每捡一只袜子都是上一只的时候）。案例2：德普记得他放在地板上的每一只袜子的位置，每只袜子正好有一双。比较上限：O（n/2）。比较下限：O（n/2）。

我说的是比较操作，从袜子堆里挑选袜子必然是n次操作。因此，实际的下限是n次迭代，n/2次比较。

加快进度

为了获得完美的分数，使Derp获得O（n/2）比较，我建议Derpina，

花更多时间穿袜子来熟悉它。是的，这意味着也要花更多时间穿着德普的袜子。玩记忆游戏，如在网格中找出对，可以提高短期记忆性能，这是非常有益的。

这是否等同于元素清晰度问题？

我建议的方法是用于解决元素区分问题的方法之一，将它们放在哈希表中并进行比较。

考虑到您的特殊情况，即只有一个精确的对，它已经变得非常等价于元素区别问题。因为我们甚至可以对袜子进行分类，并检查相邻袜子是否成对（EDP的另一种解决方案）。

然而，如果给定袜子可能存在不止一双，那么它就偏离了EDP。

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

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）。

我希望我能为这个问题贡献一些新的东西。我注意到，所有的答案都忽略了这样一个事实，即在不降低整体洗衣性能的情况下，有两点可以执行预处理。

此外，即使是大家庭，我们也不需要假设有大量袜子。袜子从抽屉中取出并穿上，然后在洗衣服之前，将它们扔到一个地方（可能是一个垃圾箱）。虽然我不会将所说的垃圾箱称为后进先出堆栈，但我认为可以安全地假设

人们把两只袜子大致扔在箱子箱子在任何时候都不会随机化，因此从该容器顶部获取的任何子集通常都包含一双袜子。

由于我所知道的所有洗衣机的尺寸都是有限的（不管你要洗多少袜子），而且洗衣机中会发生实际的随机性，所以无论我们有多少袜子，我们总是有几乎不含单品的小子集。

我们的两个预处理阶段是“把袜子放在晾衣绳上”和“把袜子从晾衣绳里拿出来”，我们必须这样做，这样才能得到既干净又干燥的袜子。和洗衣机一样，晾衣绳是有限的，我假设我们可以看到袜子的整个部分。

以下是put_socks_on_ine（）的算法：

while (socks left in basket) {
 take_sock();
 if (cluster of similar socks is present) { 
   Add sock to cluster (if possible, next to the matching pair)
 } else {
  Hang it somewhere on the line, this is now a new cluster of similar-looking socks.      
  Leave enough space around this sock to add other socks later on 
 }
}

不要浪费时间四处移动袜子或寻找最佳搭配，这一切都应该在O（n）中完成，这也是我们将它们放在未分类的线上所需要的。袜子还没有配对，我们只有几个相似的簇。我们这里有一套有限的袜子是很有帮助的，因为这有助于我们创建“好”的簇（例如，如果这套袜子中只有黑色的袜子，那么按颜色簇就不是办法了）

下面是take_socks_from_line（）的算法：

while(socks left on line) {
 take_next_sock();
 if (matching pair visible on line or in basket) {
   Take it as well, pair 'em and put 'em away
 } else {
   put the sock in the basket
 }

我应该指出，为了提高其余步骤的速度，明智的做法是不要随机选择下一个袜子，而是从每个簇中依次选择一个又一个袜子。这两个预处理步骤只需要将袜子放在晾衣绳上或放在篮子里，这是我们无论做什么都必须做的，因此这将大大提高洗衣性能。

在此之后，很容易执行哈希分区算法。通常，大约75%的袜子已经配对，给我留下了非常小的袜子子集，并且这个子集已经（有点）聚类（在预处理步骤之后，我没有在我的篮子中引入太多熵）。另一件事是，剩余的集群往往足够小，可以一次处理，因此可以从篮子中取出整个集群。

下面是sort_maining_clusters（）的算法：

while(clusters present in basket) {
  Take out the cluster and spread it
  Process it immediately
  Leave remaining socks where they are
}

之后，只剩下几只袜子了。在这里，我将之前未配对的袜子引入到系统中，并在不使用任何特殊算法的情况下处理剩余的袜子——剩余的袜子非常少，可以非常快速地进行视觉处理。

对于所有剩余的袜子，我假设它们的同伴仍然没有洗，并将它们放在一边，以备下次迭代。如果你记录了一段时间内未配对袜子的增长（“袜子泄漏”），你应该检查你的垃圾箱——它可能会随机出现（你有猫睡在里面吗？）

我知道这些算法需要很多假设：一个充当某种LIFO堆栈的垃圾箱，一台有限的普通洗衣机，以及一条有限的普通晾衣绳——但这仍然适用于大量袜子。

关于并行性：只要你把两个袜子放在同一个箱子里，你就可以很容易地并行化所有这些步骤。

一种有效的袜子配对算法

前提条件

堆里必须至少有一只袜子桌子必须足够大，以容纳N/2袜子（最坏情况），其中N是总数袜子。

算法

Try:

挑选第一只袜子把它放在桌子上选择下一只袜子，然后看看它（可能会把“不再有袜子”扔到袜子堆里）现在扫描桌子上的袜子（如果桌子上没有袜子，则抛出异常）有匹配的吗？a） 是=>从桌子上取下匹配的袜子b） no=>将袜子放在桌子上（可能会抛出“桌子不够大”异常）

除了：

桌子不够大：小心地将所有未配对的袜子混合在一起，然后继续操作//此操作将导致一个新的堆和一个空表桌子上没有袜子：扔（最后一只不受欢迎的袜子）堆里没有袜子：出口洗衣房

最后：

如果袜子堆里还有袜子：转到3

已知问题

如果或周围没有表，算法将进入无限循环桌子上没有足够的地方容纳至少一只袜子。

可能的改进

根据要分拣的袜子数量，吞吐量可能是通过整理桌子上的袜子来增加空间

为了使其工作，需要一个具有唯一每双袜子的价值。这样的属性很容易根据袜子的视觉财产合成。

按所述属性对桌上的袜子进行排序。让我们调用该属性“颜色”。将袜子排成一排，并将深色袜子放在右侧（即push_back（）），左侧（即。.push_front（））

对于大量的袜子，尤其是以前看不见的袜子，属性合成可能需要很长时间，因此吞吐量将明显下降。但是，这些属性可以保存在内存中并重用。

需要进行一些研究来评估这种可能性的效率改善出现以下问题：

上述袜子的最佳搭配数量是多少改善对于给定数量的袜子，之前需要多少次迭代吞吐量增加？a） 用于最后一次迭代b） 对于所有迭代

符合MCVE指南的PoC：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <time.h>

using namespace std;

struct pileOfsocks {
    pileOfsocks(int pairCount = 42) :
        elemCount(pairCount<<1) {
        srand(time(NULL));
        socks.resize(elemCount);

        vector<int> used_colors;
        vector<int> used_indices;

        auto getOne = [](vector<int>& v, int c) {
            int r;
            do {
                r = rand() % c;
            } while (find(v.begin(), v.end(), r) != v.end());
            v.push_back(r);
            return r;
        };

        for (auto i = 0; i < pairCount; i++) {
            auto sock_color = getOne(used_colors, INT_MAX);
            socks[getOne(used_indices, elemCount)] = sock_color;
            socks[getOne(used_indices, elemCount)] = sock_color;
        }
    }

    void show(const string& prompt) {
        cout << prompt << ":" << endl;
        for (auto i = 0; i < socks.size(); i++){
            cout << socks[i] << " ";
        }
        cout << endl;
    }

    void pair() {
        for (auto i = 0; i < socks.size(); i++) {
            std::vector<int>::iterator it = find(unpaired_socks.begin(), unpaired_socks.end(), socks[i]);
            if (it != unpaired_socks.end()) {
                unpaired_socks.erase(it);
                paired_socks.push_back(socks[i]);
                paired_socks.push_back(socks[i]);
            }
            else
                unpaired_socks.push_back(socks[i]);
        }

        socks = paired_socks;
        paired_socks.clear();
    }

private:
    int elemCount;
    vector<int> socks;
    vector<int> unpaired_socks;
    vector<int> paired_socks;
};

int main() {
    pileOfsocks socks;

    socks.show("unpaired socks");
    socks.pair();
    socks.show("paired socks");

    system("pause");
    return 0;
}

我在攻读计算机科学博士期间经常思考这个问题。我提出了多种解决方案，这取决于区分袜子的能力，从而尽可能快地找到正确的袜子。

假设看袜子和记住它们独特图案的成本可以忽略不计（ε）。那么最好的解决办法就是把所有的袜子都扔到桌子上。这包括以下步骤：

将所有袜子放在一张桌子上（1），并创建一个hashmap｛pattern:position｝（ε）当有剩余袜子时（n/2）：随机挑选一只袜子（1）查找相应袜子的位置（ε）取回袜子（1）并存放

这确实是最快的可能性，并且以n+1＝O（n）复杂度执行。但它假设你完全记得所有的模式。。。在实践中，情况并非如此，我个人的经验是，你有时在第一次尝试时找不到匹配的一对：

把所有袜子扔在桌子上（1）当有剩余袜子时（n/2）：随机挑选一只袜子（1）当未配对时（1/P）：找到具有相似图案的袜子拿袜子，比较两者（1）如果可以，存储配对

这现在取决于我们找到匹配对的能力。如果你的深色/灰色双鞋或白色运动袜经常有非常相似的图案，这一点尤其正确！让我们承认你有概率找到相应的袜子。在找到相应的袜子以形成一双袜子之前，平均需要1/P的尝试。总体复杂度为1+（n/2）*（1+1/P）=O（n）。

两者在袜子数量上都是线性的，并且是非常相似的解决方案。让我们稍微修改一下这个问题，承认你有多双类似的袜子，并且很容易在一次移动中存储多双袜子（1+ε）。对于K个不同的模式，您可以实现：

对于每只袜子（n）：随机挑选一只袜子（1）将其放到其模式的集群中对于每个集群（K）：取簇并储存袜子（1+ε）

总体复杂度变为n+K=O（n）。它仍然是线性的，但选择正确的算法现在可能很大程度上取决于P和K的值！但人们可能会再次反对，因为您可能很难找到（或创建）每只袜子的集群。

此外，你也可以在网站上查找最佳算法，并提出自己的解决方案，从而节省时间：）