java - 合并排序创建内存堆

Question

我写了这个合并排序，它允许用户通过只传递两个参数(一个 ArrayList 和一个比较器)来调用它:

public static < T > void mergeSort(ArrayList < T > array, Comparator < T > c) {
    int high = array.size()-1;
    sort(array, c, 0, high, new ArrayList < T > (high/2));
  }  

  protected static < T > void sort(ArrayList < T > array, Comparator < T > c, int low, int high, ArrayList < T > tmp) {
    if (low < high) {
      int mid = low + (high - low) / 2;
      sort(array, c, low, mid, tmp);
      sort(array, c, mid + 1, high, tmp);
      merge(array, c, low, mid, high, tmp);
    }
  } 

  protected static < T > void merge(ArrayList < T > array, Comparator < T > c, int p, int mid, int q, ArrayList < T > tmp) {
    tmp.clear();
    int i = p;
    int j = mid + 1;
    int k = 0;
    for (; i <= mid && j <= q; k++) {
      if (c.compare(array.get(i), array.get(j)) < 0)
        tmp.add(k, array.get(i++));
      else
        tmp.add(k, array.get(j++));
    }
    if (i <= mid && j > q) {
      while (i <= mid)
        tmp.add(k++, array.get(i++));
    } else {
      while (j <= q)
        tmp.add(k++, array.get(j++));
    }
    for (k = 0; k < tmp.size()-p; k++)
      array.set(k + p, tmp.get(k));

  }
}

调用它之后，我尝试打印它的内容(我应该按顺序打印):

Sorting.mergeSort(arrayA, new LongComparator());
System.out.println(Arrays.toString(arrayA.toArray()));

但是我得到了这个错误:

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3332)
    at java.lang.AbstractStringBuilder.ensureCapacityInternal(AbstractStringBuilder.java:124)
    at java.lang.AbstractStringBuilder.append(AbstractStringBuilder.java:448)
    at java.lang.StringBuilder.append(StringBuilder.java:136)
    at java.util.Arrays.toString(Arrays.java:4574)

如何改进归并排序？临时 ArrayList 是错误的主要原因吗？因为当我尝试订购数百万数据时会发生此错误。它可以使用 2-3 个元素。编辑:这是我的算法的第一个版本，它没有我需要做的只有两个参数的支持方法

public static < T > void sort(ArrayList < T > array, Comparator < T > c, int low, int high) {
    if (low < high) {
      int mid = low + (high - low) / 2;
      sort(array, c, low, mid);
      sort(array, c, mid + 1, high);
      merge(array, c, low, mid, high);
    }
  } 

@SuppressWarnings("unchecked")
  public static <T> void merge(ArrayList<T> array, Comparator<T> c, int p, int mid, int q) {
    Object[] tmp = new Object[q-p+1]; 
    int i = p;
    int j = mid+1;
    int k = 0;
    while (i <= mid && j <= q) {
        if (c.compare(array.get(i), array.get(j))<0)
          tmp[k] = array.get(i++);
        else
          tmp[k] = array.get(j++);
        k++;
    }
    if (i <= mid && j > q) {
        while (i <= mid) 
          tmp[k++] = array.get(i++);
    } else {
        while (j <= q)
          tmp[k++] = array.get(j++);
    }
    for (k = 0; k < tmp.length; k++)
      array.set(k+p, (T)tmp[k]);
  }

Answer 1

解决问题的两种方法:

增加可用内存:如 Turing85 所述，使用 VM 选项以更多内存运行 java，例如 -Xmx2048m 分配 2GB。

减少使用的内存:使用 Long 和 Double 等基本类型的 ArrayList 使用的内存是使用基本类型 long/double 的等效数组的 4 倍(在我的简单实验中)。

ArrayList<Long> instead of long[]

由于多种原因也会使代码运行速度显着变慢(如果您打算对非基本类型使用合并排序，您可能会看到性能提高但内存增加不会那么显着)