Эффективность быстрой сортировки для удвоенно связанных списков

Delphi , Синтаксис , Сортировка

Быстрая сортировка (quicksort) является одним из наиболее эффективных алгоритмов сортировки для массивов. Однако, при работе с удвоенно связанными списками (doubly linked lists), данный алгоритм может оказаться неэффективным из-за особенностей структуры данных. В данной статье мы рассмотрим, как быстрая сортировка может быть адаптирована для работы со списками, а также обсудим альтернативные варианты сортировки, которые могут быть более предпочтительными.

Проблема

Рассмотрим код быстрой сортировки, предназначенный для массива указателей:

procedure TSuperList.QuickSort(L, R: Integer);
var
  I, J: Integer;
  P, T: Pointer;
begin
  repeat
    I := L;
    J := R;
    P := Items[(L + R) shr 1];
    repeat
      while FOnCompare(self, Items[I], P) < 0 do Inc(I);
      while FOnCompare(self, Items[J], P) > 0 do Dec(J);
      if I <= J then
      begin
        if I <> J then
        begin
          T := Items[I];
          Items[I] := Items[J];
          Items[J] := T;
        end;
        Inc(I);
        Dec(J);
      end;
    until I > J;
    if L < J then QuickSort(L, J);
    L := I;
  until I >= R;
end;

Проблема заключается в том, что быстрая сортировка предполагает возможность случайного доступа к элементам, что не всегда возможно в случае удвоенно связанных списков. В частности, выбор опорного элемента (pivot) и обмен элементов в списке будут значительно медленнее, чем в массиве, поскольку для этого потребуется обход списка.

Альтернативный ответ

В коде выше, выбор опорного элемента осуществляется следующим образом:

P:=Items[(L+R) shr 1];

Для удвоенно связанного списка этот подход неэффективен, так как требуется последовательный обход списка для доступа к элементам.

Подтвержденный ответ

Исходя из анализа, для удвоенно связанных списков более эффективной является сортировка слиянием (mergesort). Этот алгоритм хорошо подходит для структур данных, где случайный доступ к элементам затруднен, и он может быть реализован с использованием лишь постоянной дополнительной памяти.

Примеры кода

Пример реализации сортировки слиянием для удвоенно связанного списка на Object Pascal (Delphi) может выглядеть следующим образом:

procedure MergeSort(var List: TList);
var
  Middle: Integer;
begin
  if Length(List) <= 1 then
    Exit;

  Middle := Length(List) div 2;
  var FirstHalf := TList.Create;
  var SecondHalf := TList.Create;
  try
    FirstHalf.Assign(List, 0, Middle);
    SecondHalf.Assign(List, Middle, Length(List));
    MergeSort(FirstHalf);
    MergeSort(SecondHalf);
    List.Clear;
    while Length(FirstHalf) > 0 and Length(SecondHalf) > 0 do
    begin
      if FOnCompare(self, FirstHalf[0], SecondHalf[0]) <= 0 then
        List.Add(FirstHalf[0])
      else
        List.Add(SecondHalf[0]);
      if Length(FirstHalf) > 0 then
        FirstHalf.Delete(0)
      else
        break;
      if Length(SecondHalf) > 0 then
        SecondHalf.Delete(0)
      else
        break;
    end;
    while Length(FirstHalf) > 0 do
    begin
      List.Add(FirstHalf[0]);
      FirstHalf.Delete(0);
    end;
    while Length(SecondHalf) > 0 do
    begin
      List.Add(SecondHalf[0]);
      SecondHalf.Delete(0);
    end;
  finally
    FirstHalf.Free;
    SecondHalf.Free;
  end;
end;

Заключение

Быстрая сортировка, хотя и является мощным инструментом для массивов, может оказаться неэффективной для удвоенно связанных списков из-за особенностей доступа к элементам. Сортировка слиянием представляет собой более подходящий вариант для таких структур данных. Приведенный выше код демонстрирует, как может быть реализована сортировка слиянием для списка на языке Object Pascal.

Создано по материалам из источника по ссылке.

Эффективность быстрой сортировки снижается при использовании её для удвоенно связанных списков из-за особенностей структуры данных, что требует адаптации алгоритма или применения других методов сортировки, таких как сортировка слиянием.

Комментарии и вопросы

Получайте свежие новости и обновления по Object Pascal, Delphi и Lazarus прямо в свой смартфон. Подпишитесь на наш Telegram-канал delphi_kansoftware и будьте в курсе последних тенденций в разработке под Linux, Windows, Android и iOS

:: Главная :: Сортировка ::