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我正在尝试实现 QuickSort(具有 3 个分区元素的中位数和小型数组的插入排序)并将其与 MergeSort 的实现进行比较,但即使 QuickSort 平均时间应该比 MergeSort 更好,每次我执行它时,似乎要花更多时间对数组进行排序(即使是随机排序)。知道为什么会发生这种情况吗?
快速排序:
public class Quick {
private static final int M = 10;
private static Random random = new Random();
public void sort(int[] a) {
sort(a, 0, a.length - 1);
insertionSort(a, 0, a.length - 1);
}
private void sort(int[] a, int lo, int hi) {
if (hi - lo <= 10) return;
swap(a, lo, pivot(a, lo, hi));
int lt = lo, gt = hi;
int v = a[lo];
int i = lo;
while (i <= gt) {
if (a[i] < v) swap(a, lt++, i++);
else if (a[i] > v) swap(a, i, gt--);
else i++;
}
// a[lo..lt-1] < v = a[lt..gt] < a[gt+1..hi].
sort(a, lo, lt-1);
sort(a, gt+1, hi);
}
private int pivot(int[] a, int lo, int hi) {
int r1 = random.nextInt(hi - lo) + lo,
r2 = random.nextInt(hi - lo) + lo,
r3 = random.nextInt(hi - lo) + lo;
return median3(a, r1, r2, r3);
}
private void swap(int[] a, int i, int j) {
if (i == j) return;
int tmp = a[i];
a[i] = a[j];
a[j] = tmp;
}
private static int median3(int[] a, int i, int j, int k) {
return (a[i] < a[j] ?
(a[j] < a[k] ? j : a[i] < a[k] ? k : i) :
(a[k] < a[j] ? j : a[k] < a[i] ? k : i));
}
private void insertionSort(int[] a, int lo, int hi) {
for (int i = lo; i <= hi; i++)
for (int j = i; j > lo && a[j] < a[j-1]; j--)
swap(a, j, j-1);
}
}
合并排序:
public class Merge {
public void sort(int[] a) {
int[] aux = new int[a.length];
sort(a, aux, 0, a.length - 1);
}
private void sort(int[] a, int[] aux, int lo, int hi) {
if (hi <= lo) return;
int mid = lo + (hi - lo) / 2;
sort(a, aux, lo, mid);
sort(a, aux, mid + 1, hi);
merge(a, aux, lo, mid, hi);
}
private void merge(int[] a, int[] aux, int lo, int mid, int hi) {
System.arraycopy(a, lo, aux, lo, hi + 1 - lo);
// Merge
int i = lo, j = mid + 1;
for (int k = lo; k <= hi; k++) {
if (i > mid) a[k] = aux[j++];
else if (j > hi) a[k] = aux[i++];
else if (aux[j] < aux[i]) a[k] = aux[j++];
else a[k] = aux[i++];
}
}
}
例如,当我对 10 个长度为 10^8 的随机数组运行此算法时,MergeSort 平均执行时间为 13385.8 毫秒,而 QuickSort 平均执行时间为 14096.7 毫秒。
澄清一下,这是我测量执行时间的方式
public static void main(String[] args) {
int pow = (int) Math.pow(10, 8);
int[] a, b;
double[] m1 = new double[10],
m2 = m1.clone(),
double st, et;
Merge merge = new Merge();
Quick quick = new Quick();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
a = randomArray(pow);
b = a.clone();
st = currentTimeMillis();
merge.sort(a);
et = currentTimeMillis();
m1[i] = et - st;
st = currentTimeMillis();
quick.sort(b);
et = currentTimeMillis();
m2[i] = et - st;
}
out.println("MergeSort: " + mean(m1));
out.println("QuickSort: " + mean(m2));
}
private static int[] randomArray(int n) {
r = new Random();
int[] a = new int[n];
for (int i = 0; i < a.length; i++) a[i] = r.nextInt();
return a;
}
最佳答案
在尝试了很多事情来找出问题所在之后,我更改了创建随机数组的函数,结果 QuickSort
现在实际上运行得更快了。我真的不知道为什么,但我创建数组的方式似乎对 QuickSort
的性能产生了不利影响。现在,我所做的是不是生成一个随机整数数组,而是生成一个 1 到 n 的数组,然后将其打乱,如下所示:
public static int[] permutation(int n) {
int[] a = new int[n];
for (int i = 0; i < n; ++i) a[i] = i + 1;
for (int i = 0; i < n; i++) {
int r = i + rnd.nextInt(n - i),
tmp = a[i];
a[i] = a[r];
a[r] = tmp;
}
return a;
}
关于java - 实现快速排序似乎比归并排序花费更多时间,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/38229706/
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