[英]Recursive MergeSort and counting comparisons
我编写了一个程序,其中包含4种排序方法:选择排序,插入排序,合并排序和递归合并排序。 插入和选择排序方法运行良好,并向我返回了一个排序列表和适当数量的比较。 我的归并排序方法返回了一个排序后的列表,但是我的比较结果为1。我的递归归并排序甚至不对列表进行排序,还说比较结果为1。有人可以帮助我找到我的错误吗? 这是我所有的代码。
public class ArraySort {
private long[] a; // ref to array a
private int nElems; // number of data items
public ArraySort(int max) { // constructor
a = new long[max]; // create the array
nElems = 0; // no items yet
}
public void Clone(ArraySort c) { // c is another array
c.nElems = this.nElems; // Copy nElems
System.arraycopy(this.a, 0, c.a, 0, this.nElems); // Copy elements
}
public void insert(long value) { // put element into array
a[nElems++] = value; // insert value
}
public String toString() { // displays array contents
String res="";
for(int j=0; j<nElems; j++) // for each element,
res = res + a[j] + " "; // append it to res
return res;
}
private int insertOrder(int n, long temp) { // insert temp into a[0..(n-1)]
// and keep a[0..n] sorted.
int count = 0;
while (n > 0) {
count++; // count next comparison
if (a[n-1] > temp) { // until one is smaller,
a[n] = a[n-1]; // shift item to right
--n; // go left one position
} else break;
}
a[n] = temp; // insert marked item
return count;
}
public int insertionSort() {
int count = 0;
for (int n=1; n<nElems; n++)
count += insertOrder(n, a[n]); // insert a[n] into a[0..(n-1)]
return count;
} // end insertionSort()
private void swap(int one, int two) {
long temp = a[one];
a[one] = a[two];
a[two] = temp;
}
public int selectionSort() {
int out, in, max, count=0;
for(out=nElems-1; out > 0; out--) { // outer loop
max = out; // max is maximum item's index
for(in=0; in<out; in++) { // inner loop
if(a[in] > a[max] ) // if max is smaller,
max = in; // we have a new max
count++; // count one comparison
}
swap(out, max); // swap them
} // end for(out)
return count;
} // end selectionSort()
public int mergeSort() { // called by main()
int count = 0;
long[] workSpace = new long[nElems]; // provides workspace
recMergeSort(workSpace, 0, nElems-1);
count++;
return count;
}
public int recMergeSort(long[] workSpace, int lowerBound,
int upperBound) {
int count = 0;
if(lowerBound == upperBound) // if range is 1,
return 1;
// find midpoint
int mid = (lowerBound+upperBound) / 2;
recMergeSort(workSpace, lowerBound, mid); // sort low half
recMergeSort(workSpace, mid+1, upperBound); // sort high half
merge(workSpace, lowerBound, mid+1, upperBound); // merge them
count++;
return count;
} // end else
// end recMergeSort()
private int merge(long[] workSpace, int lowPtr,
int highPtr, int upperBound)
{
int j = 0; // workspace index
int lowerBound = lowPtr;
int mid = highPtr-1;
int n = upperBound-lowerBound+1; // # of items
int count = 0;
while(lowPtr <= mid && highPtr <= upperBound)
if( a[lowPtr] < a[highPtr] ) {
workSpace[j++] = a[lowPtr++];
count++;
}
else {
workSpace[j++] = a[highPtr++];
count++;
}
while(lowPtr <= mid)
workSpace[j++] = a[lowPtr++];
count++;
while(highPtr <= upperBound)
workSpace[j++] = a[highPtr++];
count++;
for(j=0; j<n; j++)
a[lowerBound+j] = workSpace[j];
return count;
} // end merge()
}
该方法正在从这里调用...
import java.util.*;
public class SortComparison {
public static void main(String[] args) {
int count, maxSize = 20; // array size
ArraySort arr, carr; // reference to array
arr = new ArraySort(maxSize); // create the arrays
carr = new ArraySort(maxSize);
// insert some random numbers
Random generator = new Random();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
arr.insert(Math.abs(generator.nextInt())%maxSize);
}
System.out.println("Before sort: " + arr); // display items
arr.Clone(carr);
count = carr.insertionSort(); // insertion-sort a clone of arr
System.out.println("Insert sort: " + carr + " comparions=" + count);
arr.Clone(carr);
count = carr.selectionSort(); // selection-sort a clone of arr
System.out.println("Select sort: " + carr + " comparions=" + count);
arr.Clone(carr);
count = carr.mergeSort();
System.out.println("Merge sort: " + carr + " comparions=" + count);
arr.Clone(carr);
count = carr.recMergeSort(null, maxSize, maxSize);
System.out.println("RecMerge sort: " + carr + " comparions=" + count);
} // end main()
} // end class SortComparison
当程序运行时,这是我收到的输出...
Before sort: 3 2 4 7 17 11 3 0 14 6 8 7 12 15 0 0 9 4 7 16 Insert sort: 0 0 0 2 3 3 4 4 6 7 7 7 8 9 11 12 14 15 16 17 comparions=94 Select sort: 0 0 0 2 3 3 4 4 6 7 7 7 8 9 11 12 14 15 16 17 comparions=190 Merge sort: 0 0 0 2 3 3 4 4 6 7 7 7 8 9 11 12 14 15 16 17 comparions=1 RecMerge sort: 3 2 4 7 17 11 3 0 14 6 8 7 12 15 0 0 9 4 7 16 comparions=1
有人可以帮我解决这个问题吗?
我不知道为什么我的递归合并排序方法不会对列表进行排序。 以及为什么最后两个比较= 1。
由于这是一项家庭作业,因此我仅显示如何修复mergeSort()
:
public int mergeSort() {
int count = 0;
long[] workSpace = new long[nElems];
count += recMergeSort(workSpace, 0, nElems-1); // Add the comparisons executed there
return count;
}
您需要以类似的方式修复recMergeSort()
。
我想您认为count
是一个全局变量。 但事实并非如此。 在所有排序方法中, count
是一个局部变量,该变量在方法范围之外不可见。 因此,如果您在recMergeSort()
内部修改了count
变量,它将不会自动影响mergeSort()
内部的(other) count
变量。 将计数从(称为) recMergeSort()
发送到(调用) mergeSort()
的自然方法是通过return count
,就像您正确所做的那样。 不幸的是,您没有使用recMergeSort()
返回的结果。
最后一两件事,因为也许我还不够清楚:即使你递归调用recMergeSort()
从recMergeSort()
仍count
在调用者变量是从不同count
的被叫变量。 因此,即使您进行递归调用,被调用的方法仍然需要将结果传递给return
,而调用方法需要将其提取。
以下是您的mergeSort()
方法:
public int mergeSort() { // called by main()
int count = 0;
long[] workSpace = new long[nElems]; // provides workspace
recMergeSort(workSpace, 0, nElems-1);
count++;
return count;
}
此方法返回1,因为您创建了一个名为count
的变量,在调用recMergeSort
之后仅将其递增一次,然后将其返回。 recMergeSort
包含另一个名为count
局部变量,但是此局部变量与 mergeSort
局部变量完全分开 。 recMergeSort
的count++
行对mergeSort
count
没有影响。
您的merge
和recMergeSort
方法都返回进行比较的次数,但是您对返回的值不做任何事情。 要计算比较的总数,请删除上面的count++
行,然后替换该行
recMergeSort(workSpace, 0, nElems-1);
同
count += recMergeSort(workSpace, 0, nElems-1);
您还需要对recMergeSort
的各种方法调用进行类似的更改。
为什么输出上方的最后一行没有对列表进行排序? 好吧,您正在进行以下方法调用:
count = carr.recMergeSort(null, maxSize, maxSize);
您的recMergeSort
方法开始如下:
public int recMergeSort(long[] workSpace, int lowerBound,
int upperBound) {
int count = 0;
if(lowerBound == upperBound) // if range is 1,
return 1;
// rest of method omitted
}
您显然在调用带有lowerBound
和upperBound
参数的recMergeSort
。 结果,该方法返回1
,因为您明确要求它。
将来,只需发布相关代码即可。 我们不一定需要查看所有有效的方法。
可以仅使用一种方法制作递归排序算法(就我个人而言,如果您这样做的话,会更容易)。 无论如何,您都处在正确的轨道上。 但是看一下mergeSort()-您声明count = 0,进行递归,将1加到count,然后返回它。 您遇到的问题是,当您应该给它由recMergeSort()返回的值时,它只能递增计数一次。 请参阅我的在线注释以获取解决方案。
public int mergeSort() { // called by main()
int count = 0;
long[] workSpace = new long[nElems]; // provides workspace
/*
recMergeSort() returns an integer, but you do not assign it to anything.
*/
recMergeSort(workSpace, 0, nElems-1);
count++;
/* Instead, try something like
count = recMergeSort(workspace, 0, nElms-1);
return count;
*/
return count;
}
public int recMergeSort(long[] workSpace, int lowerBound, int upperBound) { int count = 0;
if(lowerBound == upperBound) // if range is 1, return 1;
// find midpoint int mid = (lowerBound+upperBound) / 2;
recMergeSort(workSpace, lowerBound, mid); // sort low half
recMergeSort(workSpace, mid+1, upperBound); // sort high half
merge(workSpace, lowerBound, mid+1, upperBound); // merge them count++; return count; } // end else // end recMergeSort()
private int merge(long[] workSpace, int lowPtr, int highPtr, int upperBound) { int j = 0; // workspace index
int lowerBound = lowPtr;
int mid = highPtr-1;
int n = upperBound-lowerBound+1; // # of items
int count = 0;
while(lowPtr <= mid && highPtr <= upperBound)
if( a[lowPtr] < a[highPtr] ) {
workSpace[j++] = a[lowPtr++];
count++;
} else {
workSpace[j++] = a[highPtr++];
count++; }
while(lowPtr <= mid)
workSpace[j++] = a[lowPtr++];
count++;
while(highPtr <= upperBound)
workSpace[j++] = a[highPtr++];
count++;
for(j=0; j
//AAAAAH! What happened to your For loop???
a[lowerBound+j] = workSpace[j]; return count; } // end merge()
}
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