Sortowanie przez scalanie

Sortowanie przez scalanie (1) Przykład sortowania przez scalanie
Scalanie (2) Operacja scalania

Sortowanie przez scalanie – rekurencyjny algorytm sortowania wykorzystujący metodę dziel i zwyciężaj.

Działanie algorytmu

Sortowanie przez scalanie przebiega następująco:

  • Jeśli rozmiar tablicy do posortowania wynosi 1, nic nie rób (tablica jest już posortowana).
  • W przeciwnym razie:
    • Posortuj pierwszą połowę tablicy.
    • Posortuj drugą połowę tablicy.
    • Scal otrzymane wyniki.

Operacja scalania polega na porównywaniu pierwszych elementów posortowanych podtablic i przenoszeniu mniejszego z nich (lub większego, jeśli sortujemy malejąco) do nowej tablicy. Jeśli w jednej z podtablic nie ma już elementów, trzeba kolejno przenosić do tablicy z wynikami kolejne elementy drugiej.

Złożoność obliczeniowa

Głębokość drzewa wywołań funkcji dla tablicy o rozmiarze n wynosi log2n (zaokrąglone w górę). Złożoność operacji scalania tablic jest liniowa. Złożoność czasowa algorytmu jest zatem O(nlogn).

W pamięci operacyjnej potrzebne jest miejsce na obsługę kolejnych wywołań funkcji oraz na tymczasowe tablice potrzebne przy scalaniu. Złożoność pamięciowa algorytmu jest rzędu O(n).

Ocena algorytmu

Algorytm ma mniejszą złożoność czasową niż proste algorytmy, takie jak np. sortowanie bąbelkowe czy sortowanie przez wstawianie. W zamian za to ma jednak gorszą złożoność pamięciową.

Dodatkową zaletą sortowania przez scalanie jest to, że algorytm ten można zrównoleglić. Poszczególne podtablice można sortować niezależnie od siebie, zatem sortowania te można wykonywać w osobnych wątkach.

Przykładowa implementacja w języku C++

Przykładowy kod źródłowy w języku C++ jest umieszczony poniżej. Kod ten realizuje sortowanie rosnące.

void sortowanie_przez_scalanie(int* tab, int n)
{
    if (n > 1) 
    {
        int n1 = n/2;
        int n2 = n - n1;
        
        // Wywolanie rekurencyjne
        sortowanie_przez_scalanie(tab, n1);  
        sortowanie_przez_scalanie(&tab[n1], n2);
    
        //Przepisanie wynikow do tymczasowych tablic
        int i;
        
        int* tab1 = new int[n1];
        int* tab2 = new int[n2];

        for (i = 0; i < n1; ++i)
        {
            tab1[i] = tab[i];
        } 
        for (i = n1; i < n; ++i)
        {
            tab2[i-n1] = tab[i];
        }
    
        // Scalenie
        int in1, in2;
        in1 = in2 = 0;
        
        for (i = 0; i < n; ++i) 
        {
            if ((in1 < n1) && (tab1[in1] <= tab2[in2]))
            {
                tab[i] = tab1[in1];
                ++in1;
            }
            else
            {
                tab[i] = tab2[in2];
                ++in2;
            }                     
        }
    
        delete[] tab1;
        delete[] tab2;
    }
}

Bibliografia

  • T.H. Cormen, Ch.E. Leiserson, R.L. Rivest, C. Stein, Wprowadzenie do algorytmów, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2012, ISBN 9788301169114.
Ocena: 0 Tak Nie
Liczba głosów: 2.

Dodano: 29 czerwca 2017 14:33, ostatnia edycja: 30 stycznia 2019 15:50.

REKLAMA

Zobacz też

Ten artykuł opisuje pewną modyfikację algorytmu opartego na programowaniu dynamicznym rozwiązującego problem wydawania reszty. Algorytm ten daje gwarancję znalezienia rozwiązania optymalnego. Algorytm zaproponował J.W. Wright w pracy The Change-Making Problem (link w bibliografii).

→ Czytaj całość

Powtarzalny algorytm najbliższego sąsiada (ang. repetitive nearest neighbour algorithm, w skrócie RNN) – algorytm służący do rozwiązywania problemu komiwojażera korzystający z algorytmu najbliższego sąsiada.

Algorytm polega na wielokrotnym wykonaniu algorytmu najbliższego sąsiada w taki sposób, aby każdy wierzchołek raz był wierzchołkiem początkowym. Następnie algorytm zwraca najlepsze spośród otrzymanych rozwiązań.

Dla grafu pełnego algorytm ma złożoność O(n3), gdzie n jest liczbą wierzchołków. W trakcie wykonywania algorytmu RNN n razy zostanie wykonany algorytm najbliższego sąsiada, który ma złożoność czasową O(n2).

Algorytm RNN nie daje gwarancji znalezienia rozwiązania optymalnego. W odróżnieniu od algorytmu najbliższego sąsiada daje jednak gwarancję, że zwróci rozwiązanie co najmniej tak dobre, jak n/2-1 innych rozwiązań (dowód i więcej informacji na ten temat znajduje się w pracy podanej w bibliografii).

→ Czytaj całość

Algorytm Dijkstry – algorytm służący do wyznaczania najkrótszych ścieżek w grafie. Wyznacza najkrótsze ścieżki z jednego wierzchołka (zwanego wierzchołkiem źródłowym) do pozostałych wierzchołków. Algorytm wymaga, aby wagi krawędzi grafu nie były ujemne. Autorem algorytmu jest holenderski naukowiec Edsger Dijkstra.

Algorytm realizuje podejście zachłanne. W każdej iteracji wybierany jest ten spośród nieodwiedzonych wierzchołków, do którego można dotrzeć najmniejszym kosztem. Po wyznaczeniu ścieżki do konkretnego wierzchołka nie zostanie ona zmodyfikowana w trakcie wykonywania dalszej części algorytmu.

→ Czytaj całość
Polityka prywatnościKontakt