多线程排序算法

Question

我必须在Java中为我的算法类实现多线程Merge Sort和Quick排序，并将它们与我的单线程版本进行比较。 但是，我以前从来没有多线程。

代码我能够多线程还是我必须重新开始？

这是我的单线程算法Merge Sort的代码。 sort（）方法是我必须实现的策略模式的一部分。

    @Override
public int[] sort(int[] list) {
    int array_size = list.length;
    list = msort(list, 0, array_size-1);
    return list;
}

int[] msort(int numbers[], int left, int right) {
    int mid;
    if (left<right) {
        mid = (right + left) / 2;
        msort(numbers, left, mid);
        msort(numbers, mid+1, right);
        merge(numbers, left, mid, mid+1, right);
    }
    return numbers;
}

void merge(int numbers[], int startA, int endA, int startB, int endB) {
    int finalStart = startA;
    int finalEnd = endB;
    int indexC = 0;
    int[] listC = new int[numbers.length];

    while(startA <= endA && startB <= endB){
        if(numbers[startA] < numbers[startB]){
            listC[indexC] = numbers[startA];
            startA = startA+1;
        }
        else{
            listC[indexC] = numbers[startB];
            startB = startB +1;
        }
        indexC++;
    }

    if(startA <= endA){
        for(int i = startA; i < endA; i++){
            listC[indexC]= numbers[i];
            indexC++;
        }
    }

    indexC = 0;
    for(int i = finalStart; i <= finalEnd; i++){
        numbers[i]=listC[indexC];
        indexC++;
    }
}

这是我的快速排序

    @Override
public int[] sort(int[] list) {
    int[] array = quickSort(list, 0, list.length-1);
    return array;
}
int partition(int arr[], int left, int right)
{
      int i = left, j = right;
      int tmp;
      int pivot = arr[(left + right) / 2];

      while (i <= j) {
            while (arr[i] < pivot)
                  i++;
            while (arr[j] > pivot)
                  j--;
            if (i <= j) {
                  tmp = arr[i];
                  arr[i] = arr[j];
                  arr[j] = tmp;
                  i++;
                  j--;
            }
      };

      return i;
}

int[] quickSort(int arr[], int left, int right) {
      int index = partition(arr, left, right);
      if (left < index - 1)
            quickSort(arr, left, index - 1);
      if (index < right)
            quickSort(arr, index, right);
      return arr;
}

干杯!

Answer 1

简短的回答 - 是的，这些算法可以转换为多线程而无需从头开始（据我所见）。

使这些“易于”并行化的关键因素是：

• 每个实现中有两个递归调用
• 这两个递归调用对不同的数据进行操作 - 它们不应相互冲突（例如，即使在同一个数组中工作，它们也在不同的索引上运行）
• 进行这些递归调用的方法在完成之前无法继续
• 这两个调用的顺序无关紧要

希望能回答你的一些问题。

---

一些更多的建议，不确定这将是多么有用：

• 如果将两个递归调用放入一个新线程，那么当前线程将在等待它们完成时处于空闲状态
• 当剩下要处理的元素数量很少时，线程的开销可能高于增益。
• 您可能希望限制通常用于此任务的线程数 - 您可能希望使用某种形式的线程池或工作队列，并使用固定数量的线程。

Answer 2

在这种情况下的一个主要建议（当我在你的鞋子里，我看到许多其他人这样做时，我犯了一个错误）就是不要让线程的数量不受限制。 请记住，如果你为每个递归分支启动一个线程，主线程将产生一个子线程（假设一个递归调用在main本身完成），子线程将产生一个额外的线程，依此类推，直到你将阻塞系统，如果你的数据集很大。

一个更明确的替代方案是每次递归调用启动一个线程，这样每个线程产生两个子线程然后加入它们。

无论哪种方式，请确保对生成线程的递归深度设置限制（假设等于CPU核心数），如果超出限制，则在其余级别上按顺序调用sort方法。