【問題】
對一百萬個不相同的數字進行排序,要求時間複雜度O(1),空間複雜度儘可能小!
【分析】
大數據的排序問題,首選方法是“歸併”,之前我也寫過十億個數的歸併排序算法,且在此基礎上的優化方案——大範圍內歸併小範圍內插入排序等等,但本文有一個時間複雜度的要求,歸併排序的時間複雜度是O(nlgn),因此我們嘗試一種新聞排序算法——“bit排序法”。
“bit排序法”——待排序的數作爲bit位的下標,當前位置的bit置爲1,一輪遍歷待排序數之後,打印出所有當前數值爲1的數字下標。
最小的數據結構單位是byte,因此處理起來稍微麻煩了一點
【代碼】
package com.hhf;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.File;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
/**
* bit排序法
* @author HHF
* 2015年11月17日17:12:37
* @version 1.0 只支持不同數據的排序
*/
public class PhoneNumSort {
private static String path = "E:/phoneNum.txt";
private static String resultPath = "E:/phoneNumResult.txt";
private int size = 1000000;
public static void main(String[] args) {
PhoneNumSort phoneNumSort = new PhoneNumSort();
//生成不相同的一百萬個數
phoneNumSort.createNumber(phoneNumSort.size);
//統計排序數大小
int bitSize = phoneNumSort.countLineSize(path);
//用來保存數據--數組的下標爲n,表示數據爲8*(n-1)+k
byte[] byteData = new byte[bitSize/8 + 1];
phoneNumSort.setByteData(byteData);
}
/**
* 讀取文件,並將文件中數值對應到byte類型的打他中去
* @param byteData
*/
private void setByteData(byte[] byteData){
int index = 0;
int n = 0;//第幾行
int k = 0;//第幾位
try {
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(path));
String str = br.readLine();
while(str!=null){
index = new Integer(str);//bit中的下標
n = index/8;
k = index%8;
//設置當前位置的值爲1
byteData[n] += getAddNum(k);
str = br.readLine();
}
br.close();
StringBuffer content = new StringBuffer();
for(int i=byteData.length-1; i>-1; i--){
if(byteData[i]>=128){
byteData[i] -= 128;
content.append(8*i + 8).append("\n");
}
if(byteData[i]>=64){
byteData[i] -= 64;
content.append(8*i + 7).append("\n");
}
if(byteData[i]>=32){
byteData[i] -= 32;
content.append(8*i + 6).append("\n");
}
if(byteData[i]>=16){
byteData[i] -= 16;
content.append(8*i + 5).append("\n");
}
if(byteData[i]>=8){
byteData[i] -= 8;
content.append(8*i + 4).append("\n");
}if(byteData[i]>=4){
byteData[i] -= 4;
content.append(8*i + 3).append("\n");
}
if(byteData[i]>=2){
byteData[i] -= 2;
content.append(8*i + 2).append("\n");
}
if(byteData[i]>=1){
content.append(8*i + 1).append("\n");
}
}
storeDataToFile(resultPath, content.toString().getBytes());
System.out.println(System.currentTimeMillis()+"--排序結果已經寫入文件");
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 獲得每個位置上對應應該要加的數值
* @param pos 位置
* @return 返回該位置對應的數
*/
private int getAddNum(int pos){
if(pos>0 && pos<9){
return 1<<(pos-1);
}else{
return 0;
}
}
/**
* 讀取文章的行數
* @param path 文件路徑
* @return size 數據量
*/
private int countLineSize(String path){
int count = 0;
try {
BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(path));
String str = br.readLine();
while(str!=null){
count++;
str = br.readLine();
}
br.close();
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(System.currentTimeMillis()+"--待排序的數據量是"+count);
return count;
}
/**
* 生成指定數量的數據
* @param path 文件的路徑
* @param size 數據數量
*/
private void createNumber(int size){//還是需要先 定義InputStream輸入流對象
if(size < 1){
return;
}
StringBuffer content = new StringBuffer();
for(int i=1; i<=size; i++){
content.append(i).append("\n");
}
storeDataToFile(path, content.toString().getBytes());
System.out.println(System.currentTimeMillis()+"--文件創建結束 共生成了數據 "+size+" 條");
}
/**
* 將數據存儲到文件中
* @param path
* @param content
*/
private void storeDataToFile(String path, byte[] content){
File file = new File(path);
if(!file.exists()){
try {
file.createNewFile();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
try {
java.io.OutputStream os = new java.io.FileOutputStream(path);
java.io.BufferedOutputStream bos = new java.io.BufferedOutputStream(os);
bos.write(content);
bos.flush();// 將緩衝區中的內容強制全部寫入到文件中(不管是否已經全部寫入)有點類似於下面的語句
bos.close();
os.close();
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
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《10億個字符串的排序問題》http://java--hhf.iteye.com/admin/blogs/2166129
《大範圍歸併小範圍插入排序》http://java--hhf.iteye.com/admin/blogs/2163465