c - 我写了一段mergeSort代码(来自clrs book)但没有得到输出
问题描述
我参考了clrs 的 Introduction to Algorithms of Merge Sort Algorithms 一书,并用 C 语言编写了一个程序。虽然我已经用笔和纸手动检查过,但代码似乎是正确的,但我也没有得到正确的输出。
输出如下所示:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
void merge(int array[], int start, int middle, int end) {
int n1 = middle - start + 1;
int n2 = end - start;
int i;
int leftarray[n1 + 1], rightarray[n2 + 1];
for (i = 0; i < n1; i++) {
leftarray[i] = array[start + i];
}
for (int j = 0; i < n2; i++) {
rightarray[j] = array[middle + j + 1];
}
leftarray[n1 + 1] = 1000000;
rightarray[n2 + 1] = 1000000;
int k, j = 0;
i = 0;
for (k = start; k <= end; k++) {
if (leftarray[i] > rightarray[j]) {
array[k] = rightarray[j];
j++;
} else {
array[k] = leftarray[i];
i++;
}
}
}
void mergeSort(int array[], int start, int end) {
if (start < end) {
int middle = (start + end) / 2;
mergeSort(array, start, middle);
mergeSort(array, middle + 1, end);
merge(array, start, middle, end);
}
}
void sorting(int array[], int length) {
int i;
for (i = 0; i < length; i++) {
printf("%d ", array[i]);
}
}
int main() {
int noOfelements;
scanf("%d", &noOfelements);
int array[noOfelements];
for (int i = 0; i < noOfelements; i++) {
scanf("%d", &array[i]);
}
printf("Before Sorting: ");
sorting(array, noOfelements);
mergeSort(array, 0, noOfelements - 1);
printf("After Sorting: ");
sorting(array, noOfelements);
return 0;
}
上述程序的输出:
5
5 4 3 2 1
Before Sorting: 5 4 3 2 1 After Sorting: 2 0 5 0 32
解决方案
尽管Thomas H Cormen、Charles E Leiserson、Ronald L Rivest 和 Clifford Stein的《算法简介》一书被认为是一本优秀的教科书,但您实现的算法有几个缺点:
- 它使用标记值的概念,即在要合并的数组末尾设置的值,据说比任何现有值都大,以希望简化合并过程。实际上,没有像有任何这样的值,为什么它们不应该作为常规值出现在数组中?
- 它
end
用作数组中最后一个元素的索引:用作数组之外第一个元素的索引会简单得多end
,因此无需混淆+1
/-1
调整并允许空数组。 - 您使用which 可能会溢出and
int middle = (start + end) / 2;
的较大值,尽管如果您尝试对如此庞大的数组进行排序,则实现的其他部分将失败。还是写起来更安全start
end
int middle = start + (end - start) / 2;
您的代码失败,因为您将标记值设置得太远。你应该写:
leftarray[n1] = 1000000;
rightarray[n2] = 1000000;
这是一个更好的方法:
#include <stdio.h>
void merge(int array[], int start, int middle, int end) {
int n1 = middle - start;
int i, j, k;
// save the elements from the left half, no need to save the right half
int leftarray[n1];
for (i = 0; i < n1; i++) {
leftarray[i] = array[start + i];
}
for (i = 0, j = middle, k = start; i < n1; k++) {
if (j >= end || leftarray[i] <= array[j]) {
array[k] = leftarray[i];
i++;
} else {
array[k] = array[j];
j++;
}
}
}
void mergeSort(int array[], int start, int end) {
if (end - start >= 2) {
int middle = start + (end - start) / 2;
if (middle - start > 100000) {
// avoid stack overflow: allocate at most 100k ints for `leftarray`
middle = start + 100000;
}
mergeSort(array, start, middle);
mergeSort(array, middle, end);
merge(array, start, middle, end);
}
}
void print_array(const char *prefix, const int array[], int length) {
printf("%s:", prefix);
for (int i = 0; i < length; i++) {
printf(" %d", array[i]);
}
printf("\n");
}
int main() {
int noOfelements;
if (scanf("%d", &noOfelements) != 1 || noOfelements < 0)
return 1;
int array[noOfelements];
for (int i = 0; i < noOfelements; i++) {
if (scanf("%d", &array[i]) != 1)
return 1;
}
print_array("Before Sorting", array, noOfelements);
mergeSort(array, 0, noOfelements);
print_array("After Sorting", array, noOfelements);
return 0;
}
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