C#分治算法的并行实现（小白也能学会的高性能编程技巧）

C# 中的并行工具：Task 和 Parallel

C# 提供了多种并行编程工具，其中最常用的是 Task 和 Parallel 类。对于分治算法，我们通常使用 Task 来异步执行子问题。

实战：并行归并排序

下面我们以归并排序为例，展示如何将传统的分治算法改造成并行版本。

1. 传统串行归并排序

public static void MergeSort(int[] array, int left, int right){    if (left < right)    {        int mid = (left + right) / 2;        MergeSort(array, left, mid);        MergeSort(array, mid + 1, right);        Merge(array, left, mid, right);    }}

2. 并行归并排序实现

关键点：当子数组足够大时，才启动并行任务，避免创建过多小任务带来的开销。

using System;using System.Threading.Tasks;public class ParallelMergeSort{    private const int THRESHOLD = 1000; // 阈值：小于该值则串行处理    public static void Sort(int[] array)    {        ParallelMergeSortInternal(array, 0, array.Length - 1);    }    private static void ParallelMergeSortInternal(int[] array, int left, int right)    {        if (left < right)        {            if (right - left < THRESHOLD)            {                // 小数组：串行处理                MergeSortSerial(array, left, right);                return;            }            int mid = (left + right) / 2;            // 并行处理左右两部分            var leftTask = Task.Run(() => ParallelMergeSortInternal(array, left, mid));            var rightTask = Task.Run(() => ParallelMergeSortInternal(array, mid + 1, right));            // 等待两个任务完成            Task.WaitAll(leftTask, rightTask);            // 合并结果            Merge(array, left, mid, right);        }    }    private static void MergeSortSerial(int[] array, int left, int right)    {        if (left < right)        {            int mid = (left + right) / 2;            MergeSortSerial(array, left, mid);            MergeSortSerial(array, mid + 1, right);            Merge(array, left, mid, right);        }    }    private static void Merge(int[] array, int left, int mid, int right)    {        // 标准归并操作（略）        int n1 = mid - left + 1;        int n2 = right - mid;        int[] L = new int[n1];        int[] R = new int[n2];        Array.Copy(array, left, L, 0, n1);        Array.Copy(array, mid + 1, R, 0, n2);        int i = 0, j = 0, k = left;        while (i < n1 && j < n2)        {            if (L[i] <= R[j])                array[k++] = L[i++];            else                array[k++] = R[j++];        }        while (i < n1) array[k++] = L[i++];        while (j < n2) array[k++] = R[j++];    }}

性能对比与注意事项

通过合理设置阈值（如 THRESHOLD = 1000），并行版本在处理大型数组时可比串行版本快 2~4 倍（具体取决于 CPU 核心数）。

但要注意：

• 任务太小会导致线程切换开销大于收益
• 共享数据需考虑线程安全（本例中每个任务操作不同数组区域，天然安全）
• 并非所有分治问题都适合并行化，需评估子问题独立性

总结

通过本文，你已经学会了如何在 C# 中对分治算法优化进行并行改造。掌握 C#分治算法 与 并行编程 的结合，不仅能提升程序性能，也是迈向高级开发的重要一步。记住：合理使用并行，才能真正发挥多核 CPU 的威力！

关键词：C#分治算法, 并行编程, C#并行实现, 分治算法优化