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Thursday, June 28, 2012
这两天比较闲,复习了一下算法中的基本排序算法。
挑选了3种比较经典的排序算法进行了实现并测试。
1.   基数排序
typedef std::queue<int> BUCKET;
#define ONEBITMAX 16

void Straight_Radix(int nArray[], int nArrayNO, int nElementBits)
{
    BUCKET pBucket[ONEBITMAX];
    
int nBucketIndex, nArrayIndex;
    
for (int k = 0; k < nElementBits; k++)
    
{       
        nArrayIndex 
= 0;
        
for (int i = 0; i < nArrayNO; i++)
        
{
            nBucketIndex 
= (nArray[i] & (0xf << (4*k))) >> (4*k);
            pBucket[nBucketIndex].push(nArray[i]);
        }


        
for (int i = 0; i < ONEBITMAX; i++)
        
{
            
while(!pBucket[i].empty())
            
{
                nArray[nArrayIndex
++= pBucket[i].front();
                pBucket[i].pop();
            }

        }

    }

}
由于用了stl queue所以导致效率有一定降低,而且使用的16个桶占用了很多额外的空间。
O(kn)
2.   快速排序
int Partition(int nArray[], int Left, int Right)
{
    
int nPivot = nArray[Left];
    
int nMiddle, L, R;
    
int nTemp;
    L 
= Left;
    R 
= Right;

    
while(1)
    
{
        
while(nArray[L] <= nPivot && L<=Right)
        
{
            L
++;
        }

        
while(nArray[R] > nPivot && R >= Left)
        
{
            R
--;
        }

        
if (L >= R)
        
{
            
break;
        }

        
if (nArray[L] > nArray[R])
        
{
            nTemp 
= nArray[R];
            nArray[R] 
= nArray[L];
            nArray[L] 
= nTemp;
        }

    }


    nMiddle 
= R;
    nTemp 
= nArray[Left];
    nArray[Left] 
= nArray[nMiddle];
    nArray[nMiddle] 
= nTemp;
    
return nMiddle;
}


void Q_Sort(int nArray[], int Left, int Right)
{
    
if (Left < Right)
    
{
        
int nMiddle = Partition(nArray, Left, Right);
        Q_Sort(nArray, Left, nMiddle 
- 1);
        Q_Sort(nArray, nMiddle 
+ 1, Right);
    }

}


void QuickSort(int nArray[], int nArrayNO)
{
    Q_Sort(nArray, 
0, nArrayNO - 1);
}
O(nlogn)如果当数组小于一定规模(10-20)采用插入排序,可以减少一定的时间
3.   堆排序
void Build_heap(int nArray[], int nHeapSize) //from 1 to nHeapSize
{
    
int nParent, nTemp, nLeft, nRight;
    
for (int i = nHeapSize / 2 + 1; i >= 1; i--)
    
{
        nParent 
= i;
        
while(1)
        
{
            nLeft 
= nParent * 2;
            nRight 
= nParent * 2 + 1;
            
if (nLeft > nHeapSize)
            
{
                
break;
            }

            
else if (nHeapSize == nLeft)
            
{
                
if (nArray[nParent] < nArray[nLeft])
                
{
                    nTemp 
= nArray[nParent];
                    nArray[nParent] 
= nArray[nLeft];
                    nArray[nLeft] 
= nTemp;
                }

                
break;
            }

            
else
            
{
                
if (nArray[nLeft] >= nArray[nRight])
                
{
                    
if (nArray[nParent] < nArray[nLeft])
                    
{
                        nTemp 
= nArray[nParent];
                        nArray[nParent] 
= nArray[nLeft];
                        nArray[nLeft] 
= nTemp;
                        nParent 
= nLeft;
                        
continue;
                    }

                }

                
else
                
{
                    
if (nArray[nParent] < nArray[nRight])
                    
{
                        nTemp 
= nArray[nParent];
                        nArray[nParent] 
= nArray[nRight];
                        nArray[nRight] 
= nTemp;
                        nParent 
= nRight;
                        
continue;
                    }

                }

                
break;
            }

        }

    }

}


void Rearrange_Heap(int nArray[], int nHeapSize)
{
    
if (1 == nHeapSize)
    
{
        
return;
    }


    
int nParent, nTemp, nLeft, nRight; 
    nParent 
= 1;
    
while(1)
    
{
        nLeft 
= nParent * 2;
        nRight 
= nParent * 2 + 1;
        
if (nLeft > nHeapSize)
        
{
            
break;
        }

        
else if (nHeapSize == nLeft)
        
{
            
if (nArray[nParent] < nArray[nLeft])
            
{
                nTemp 
= nArray[nParent];
                nArray[nParent] 
= nArray[nLeft];
                nArray[nLeft] 
= nTemp;
            }

            
break;
        }

        
else
        
{
            
if (nArray[nLeft] >= nArray[nRight])
            
{
                
if (nArray[nParent] < nArray[nLeft])
                
{
                    nTemp 
= nArray[nParent];
                    nArray[nParent] 
= nArray[nLeft];
                    nArray[nLeft] 
= nTemp;
                    nParent 
= nLeft;
                    
continue;
                }

            }

            
else
            
{
                
if (nArray[nParent] < nArray[nRight])
                
{
                    nTemp 
= nArray[nParent];
                    nArray[nParent] 
= nArray[nRight];
                    nArray[nRight] 
= nTemp;
                    nParent 
= nRight;
                    
continue;
                }

            }

            
break;
        }

    }

}


void HeapSort(int nArray[], int nArrayNO)
{
    Build_heap(nArray, nArrayNO 
- 1);
    
int nTemp;
    
for (int i = nArrayNO - 1; i >= 2; i--)
    
{
        nTemp 
= nArray[1];
        nArray[
1= nArray[i];
        nArray[i] 
= nTemp;
        Rearrange_Heap(nArray, i 
- 1);
    }
    

    
//insert index 0
    int nIndex = 0;
    
for (int i = 1; i < nArrayNO; i++)
    
{
        
if (nArray[nIndex] <= nArray[i])
        
{
            
break;
        }

        nTemp 
= nArray[nIndex];
        nArray[nIndex] 
= nArray[i];
        nArray[i] 
= nTemp;
        nIndex 
= i;
    }

}
O(nlogn)


测试:在2.7G*2 CPU,3.4G内存的pc上,随机生成的1亿个最大值为2的31次的整数作为测试用例。
测试方法:
#include <stdio.h>
#include 
<stdlib.h>
#include 
<string.h>
#include 
<time.h>
#ifdef QSORT
#include 
"QuickSort.h"
#endif
#ifdef HEAPSORT
#include 
"HeapSort.h"
#endif
#ifdef BUCKETSORT
#include 
"Straight_Radix.h"
#endif



const int ARRAYNO = 100000000;
int unSortedArray[ARRAYNO];

void CreateUnSortedArray()
{
    
int nRand;
    FILE 
*fp = fopen("UnSortedArray.log""wb");
    
for (int i = 0; i < ARRAYNO; i++)
    {
        nRand 
= (rand() << 15+ rand();
        fprintf(fp, 
"%d\n", nRand);
    }    
    fclose(fp);
}

bool LoadUnSortedArray()
{
    FILE 
*fp = fopen("UnSortedArray.log""r");
    
if (NULL == fp)
    {
        
return false;
    }
    
char szBuffer[256];
    memset(unSortedArray, 
0sizeof(int* ARRAYNO);
    memset(szBuffer, 
0 , 256);
    
int nArrayIndex = 0;
    
while(fgets(szBuffer, 255, fp))
    {
        unSortedArray[nArrayIndex
++= atoi(szBuffer);
        memset(szBuffer, 
0 , 256);
    }
    fclose(fp);
    
return true;
}

bool SaveSortedArray(int nTime)
{
    FILE 
*fp = fopen("SortedArray.log""wb");
    
if (NULL == fp)
    {
        
return false;
    }
    fprintf(fp, 
"time cost %dms\n", nTime);
    
for (int i = 0;  i < ARRAYNO; i++)
    {
        fprintf(fp, 
"%d\n", unSortedArray[i]);
    }
    fclose(fp);
    
return true;
}

void main()
{
    
//CreateUnSortedArray();
    if(!LoadUnSortedArray())
    {
        printf(
"Load unsortedArray failed!\n");
        
return;
    }
    
int nStart = clock();

    #ifdef QSORT
    QuickSort(unSortedArray, ARRAYNO);
#endif

#ifdef HEAPSORT
    HeapSort(unSortedArray, ARRAYNO);
#endif

#ifdef BUCKETSORT
    Straight_Radix(unSortedArray, ARRAYNO, 
8);
#endif

    SaveSortedArray(clock() 
- nStart);

    
    system(
"pause");
}
测试结果:()中为快速排序+插入排序的时间
     
基数排序 快速排序 堆排序
time 45093ms 14797ms(13625ms) 77047ms
按理论堆排序和快速排序应该差不多,不明原因。
  
posted on 2012-06-28 18:02 saha 阅读(367) 评论(1)  编辑 收藏 引用

FeedBack:
# re: 三种经典排序算法比较
2012-09-11 15:58 | corey
取一个例子,虽然是随机生成的数组,也有可能有随机性;
多取一些例子求平均值试试。  回复  更多评论
  

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