一個手寫排序算法和sort(),qsort()的比較

　　早就想寫寫幾個排序的算法了，原來一直是直接調用庫函數sort()和qsort(),導致自己對它們內部是實現機理有些忽視。現在就把我剛剛手寫的一個歸並排序（時間復雜度是o(n*log(n))），其中我是用遞歸來實現的。在代碼中我還比較了手寫歸並，sort(),qsort(),的效率。

　　先對程序中所用的數據結構做下聲明，方便大家理解接下來的程序：

int res[cnt];
int num1[cnt],num2[cnt],num3[cnt];

　　其中res是歸並時用的輔助數組，num1，num2，num3都是保存的是待排序的數，為了使程序具有可比性，所以把它們的元素賦成相同的值：

void init()
{
    for(int i=0;i<cnt;i++)
    {
        num3[i]=num1[i]=num2[i]=rand();
    }
}

再附上歸並排序的兩個主要函數代碼：

View Code

void merge(int start,int end,int tail)
{
    int i=start,j=end+1;
    int t=start;
    while(i<=end && j<=tail)
    {
        while(i<=end && num1[i]<=num1[j])
        {
            res[t++]=num1[i++];
        }
        while(j<=tail && num1[j]<num1[i])
        {
            res[t++]=num1[j++];
        }
        if(i>end && j<=tail)
        {
            while(j<=tail)
            {
                res[t++]=num1[j++];
            }
            break;
        }
        if(j>tail && i<=end)
        {
            while(i<=end)
            {
                res[t++]=num1[i++];
            }
            break;
        }
    }
    for(int i=start;i<=tail;i++)
    {
        num1[i]=res[i];
    }
}

View Code

void mergesort(int l,int r)
{
    if(l==r)
    {
        res[l]=num1[l];
        return ;
    }
    int mid=(l+r)>>1;
    mergesort(l,mid);
    mergesort(mid+1,r);
    merge(l,mid,r);
    return ;
}

主函數如下：

int main()
{
    init();    
    clock_t clk1,clk2,clk3,clk4,clk5,clk6;
    clk1=clock();
    mergesort(0,cnt-1);
    clk2=clock();
    cout<<"歸並："<<(double)(clk2-clk1)/CLOCKS_PER_SEC<<endl;
    clk3=clock();
    sort(num2,num2+cnt);
    clk4=clock();
    cout<<"sort:"<<(double)(clk4-clk3)/CLOCKS_PER_SEC<<endl;
    clk5=clock();
    qsort(num3,cnt,sizeof(int),cmp);
    clk6=clock();
    cout<<"qsort:"<<(double)(clk6-clk5)/CLOCKS_PER_SEC<<endl;
    for(int i=0;i<cnt;i++)
    {
        if(num1[i]!=num2[i] || num1[i]!=num3[i])
        {
            cout<<"not equal"<<endl;
            cout<<setprecision(4)<<num1[i]<<"  "<<num2[i]<<"  "<<num3[i]<<" "<<i<<endl;
            break;
        }
    }
    system("pause");
    return 0;
}

最后的那個循環主要是為了用來判斷我手寫代碼的正確性。

最后我們來看一下比較效率的結果（這里通過改變cnt的數量級，來經行多組對比）：

當cnt=50000時的輸出為：

歸並：0.018
sort:0.099
qsort:0.039

當cnt=500000時的輸出為：

歸並：0.181
sort:1.066
qsort:0.393

當cnt=5000000時的輸出為：

歸並：1.931
sort:9.484
qsort:3.881

從以上三組數據可以看出它們之間的效率關系為：sort()<qsort()<手寫歸並，回到理論上它們三個的平均時間復雜度都是o（n*log(n)），可是在這里出現的差別還是比較大的。記得原來做ACM的時候經常會聽到有人說sort()要比qsort()高效，但這里的結果卻與這個說法不相符。開始我是懷疑排序元素類型的原因，不過換了double試了一下，還是同樣的結果，不過換用double有點換湯不換葯的感覺，大家如有有興趣的話可以用string類型試試。