從發(fā)明新的排序算法開始扯淡
像這樣簡(jiǎn)單的算法前人工程師肯定想到過,即使你是初學(xué)者,如果偶然發(fā)現(xiàn)了這個(gè)也并不稀罕,我也沒有打算效仿郭小四竊他人成果自居,說到底這只是一篇系列扯淡文,它真正有價(jià)值的部分是由此延伸出來的問題。
在歸并算法中,合并兩個(gè)數(shù)列需要消耗m+n的空間,排序好了后還要將隊(duì)列拷回。在我的版本的算法中,可一開始就申請(qǐng)一塊等長(zhǎng)內(nèi)存,然后順次的寫入數(shù)據(jù),而不需要寫回,一遍寫完后,交換兩塊內(nèi)存,繼續(xù)寫。這樣減少了一半的寫開銷,避免了重復(fù)申請(qǐng)空間的問題。
交換次數(shù)決定了排序完成時(shí)正確的數(shù)據(jù)寫入到了哪塊內(nèi)存中。
當(dāng)交換次數(shù)為偶數(shù)時(shí),寫入原內(nèi)存。
當(dāng)交換次數(shù)為奇數(shù)時(shí),寫入臨時(shí)內(nèi)存。
如果交換次數(shù)為奇數(shù),那么還要將數(shù)據(jù)拷貝至原內(nèi)存。不過,在兩兩交換時(shí),不需要額外的內(nèi)存,因?yàn)楸容^數(shù)據(jù)只有一個(gè),簡(jiǎn)單交換就行了,奇數(shù)次時(shí)先進(jìn)行一次比較,接下來就仍然是偶數(shù)次的了。因此在算法的主要部分前面才有了這段代碼。
- int temp = len,i = 0,size = 1;
- int l1p,l1end,l2p,l2end;
- int *templist,*listb;
- printarr(list,len);
- if(len<=1){
- return;
- }
- i = 0;
- //calculate swaptimes
- while(temp){
- temp = temp>>1;
- i++;
- }
- if(i%2){
- for(i=0;(i+1)<len;i+=2){
- if(list[i]>list[i+1]){
- temp = list[i];
- list[i] = list[i+1];
- list[i+1] = temp;
- }
- }
- size = 2;
- printarr(list,len);
- }
這段代碼雖然完成了任務(wù),但是有處地方特么讓人不爽。就是在算交換次數(shù)的地方,用了一個(gè)O(n)的循環(huán)來獲得次數(shù)。感覺有點(diǎn)不效率。
事實(shí)上我們只在乎長(zhǎng)度數(shù)量的***1位在哪,因?yàn)槟且晃徊艣Q定交換次數(shù)。
于是開始尋找有沒有更快的方法。在英文中這個(gè)問題叫Find the log base 2 of an integer,這里有一個(gè)斯坦福的頁面講這個(gè)問題 http://www-graphics.stanford.edu/~seander/bithacks.html#IntegerLogObvious
很遺憾的是,關(guān)于此問題,目前最快解也只有l(wèi)ogN,基于二分查找法。但是把N降為logN,對(duì)于數(shù)位長(zhǎng)度來說,真有點(diǎn)小題大做,仍然還是想找一個(gè)O(1)的方法才有意義。
之所以有這種想法,因?yàn)樵谖徊僮鞯氖澜缋?,有些算法很是銷魂。
比如
x&(x-1)
可將X最右邊起的連續(xù)的0填充為1
x&(-x)
可單獨(dú)抽出最右邊的1
等等。
所以總是覺得,咱們的問題,也是能用O(1)解決的。
但是這些簡(jiǎn)單好用的魔法似乎都只和數(shù)的右側(cè)沾邊,因?yàn)椴倏v右邊的位數(shù),可以用確切知道的數(shù),比如1 或FFFFFF,而想像操作右邊位一樣操作左邊位就不行了,除非你知道該數(shù)的log base 2 interger是什么……如果我們有辦法填充最左邊的0,就能得解,但這個(gè)看似很簡(jiǎn)單的問題,居然是個(gè)至今都無解的題,除非新版cpu出了求專門問題對(duì)應(yīng)的指令,要想在低于logN的步驟內(nèi)解決這個(gè)似乎不可能了。
不過對(duì)我們的應(yīng)用來說,這還沒到頭,因?yàn)樽罱K的目的是要知道該位是在奇數(shù)位上還是在偶數(shù)位上。因此問題轉(zhuǎn)換為:
把數(shù)組長(zhǎng)度-1,如果最左邊的1落在偶數(shù)位上,則需要偶數(shù)次交換,如果落在奇數(shù)位上則需要奇數(shù)次交換
這樣一來問題似乎很好解決了,這是改寫后的代碼
- int temp = len-1,i = 0,size = 1;
- int l1p,l1end,l2p,l2end;
- int *templist,*listb;
- printarr(list,len);
- if(len<=1){
- return;
- }
- //calculate swaptimes,only if highest bit in odd place
- if((temp&0xaaaaaaaa)<(temp&0x55555555)){
- for(i=0;(i+1)<len;i+=2){
- if(list[i]>list[i+1]){
- temp = list[i];
- list[i] = list[i+1];
- list[i+1] = temp;
- }
- }
- size = 2;
- printarr(list,len); }
0xAAA...AA可以稱為偶數(shù)柵,0x555...55可以稱為奇數(shù)柵,如果***位在偶數(shù)位上,偶數(shù) 柵相與的結(jié)果肯定大于和奇數(shù) 柵相與的結(jié)果的,反之亦是同理,此問題得解。