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是否存在应该使用递归合并排序而不是迭代合并排序的情况?最初,我认为合并排序的迭代方法通常更快,尽管我无法在自己的实现中证明这一点。但是递归会对堆栈进行更多的调用,这反过来又降低了内存效率。如果我有一个非常大的数据集需要排序怎么办?那么使用递归不是很糟糕吗?因为过度深度的递归最终不会导致堆栈溢出吗?如果递归速度较慢且内存效率较低,为什么还要使用递归而不是迭代?
def merge_sort(arr):
if len(arr) <= 1:
return arr
current_size = 1
while current_size < len(arr):
left = 0
while left < len(arr)-1:
mid = left + current_size - 1
right = min((left + 2*current_size - 1), (len(arr)-1))
merged_arr = merge(arr[left : mid + 1], arr[mid + 1 : right + 1])
for i in range(left, right + 1):
arr[i] = merged_arr[i - left]
left = left + current_size*2
current_size = current_size * 2
return arr
def merge(left, right):
result = []
i = 0
j = 0
while i < len(left) and j < len(right):
if left[i] < right[j]:
result.append(left[i])
i += 1
else:
result.append(right[j])
j += 1
result += left[i:]
result += right[j:]
return result
def merge_sort_recursive(arr):
if len(arr) <= 1:
return arr
mid = len(arr) // 2
left = arr[:mid]
right = arr[mid:]
left = merge_sort_recursive(left)
right = merge_sort_recursive(right)
return merge(left, right)
def merge(left, right):
result = []
i = 0
j = 0
while i < len(left) and j < len(right):
if left[i] < right[j]:
result.append(left[i])
i += 1
else:
result.append(right[j])
j += 1
result += left[i:]
result += right[j:]
return result
最佳答案
更新 嗯,在编写了我自己的更简单的迭代之后,我必须收回我写的一些内容......
def merge_sort_Kelly(arr):
half = 1
while half < len(arr):
for mid in range(half, len(arr), 2*half):
start = mid - half
stop = mid + half
arr[start:stop] = merge(arr[start:mid], arr[mid:stop])
half *= 2
return arr
对三个洗牌排序的时间list(range(2**17))
(Try it online!):
1.35 seconds merge_sort
0.91 seconds merge_sort_recursive
0.90 seconds merge_sort_Kelly
1.25 seconds merge_sort
1.05 seconds merge_sort_recursive
0.92 seconds merge_sort_Kelly
1.34 seconds merge_sort
0.81 seconds merge_sort_recursive
0.88 seconds merge_sort_Kelly
它几乎和递归一样快,而且我想说几乎和递归一样简单。甚至是 end
的边界检查毕竟是不必要的,因为 Python 切片为我处理了这个问题。不平衡问题依然存在。
关于内存效率:实际上,您的迭代比递归占用更多内存,而不是更少。以下是 list(range(2**17))
排序期间的分配峰值用 tracemalloc
测量(Try it online!):
3,342,704 bytes merge_sort
2,892,479 bytes merge_sort_recursive
2,752,720 bytes merge_sort_Kelly
525,572 bytes merge_sort_Kelly2 (see text below)
在最终/顶级合并期间达到峰值。您的迭代需要更多时间,因为在计算最终的 merged_arr
时,该变量仍然保留前一个变量。可以通过 del merged_arr
来避免当不再需要它时。那么只需要 2,752,832 字节。当然,如果我们不制作这么多切片副本而是使用索引,那么我们所有的解决方案都可以占用更少的内存。这就是merge_sort_Kelly2
做。它只复制其合并函数,并且只复制一半,然后将原始列表中的一半和另一半合并到原始列表中。
更新结束,原始答案:
Why would you ever use recursive over iterative
主要是因为它更简单/更好。例如,您的递归可以对 [3, 1, 4]
进行排序而您的迭代崩溃并显示 IndexError
。毫无疑问,因为它更复杂。
递归也更加平衡,需要更少的比较。左侧和右侧始终相等或仅相差一个元素。例如,对于 arr = list(range(2**17))
,两者都进行了 1114112 次比较,因为两者同样完美平衡。但随着2**17+1
,迭代进行了 1245184 次比较,而递归则只进行了 1114113 次比较。因为迭代最后将 2^17 个元素与 1 个元素合并(并且该元素恰好是最大的)。
I timed these two implementations and found iterative does in fact appear to be faster.
我的看法恰恰相反。即使对于 2^17 个元素,迭代也不会出现不平衡问题。对三个列表进行双向排序所需的时间:
1.23 seconds merge_sort
0.83 seconds merge_sort_recursive
1.25 seconds merge_sort
0.82 seconds merge_sort_recursive
1.19 seconds merge_sort
0.80 seconds merge_sort_recursive
代码:
from random import shuffle
from time import time
for _ in range(3):
arr = list(range(2**17))
shuffle(arr)
for sort in merge_sort, merge_sort_recursive:
copy = arr[:]
t0 = time()
copy = sort(copy)
print(f'{time()-t0:.2f} seconds {sort.__name__}')
assert copy == sorted(arr)
print()
关于python - 什么时候会使用递归合并排序而不是迭代?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/75229164/
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我是一名优秀的程序员,十分优秀!