perl排序算法实现之选择排序，内插排序，归并排序

Posted 2021-04-15 点滴生信

#!/usr/bin/perl
use strict;
use warnings;

## 生成100以内的10000个随机数
my @arr;
for(my $i=0;$i<10000;$i++){
    my $num=int(rand(100));
    push @arr,$num;
}

## 不同方法排序，并记录时间
my $time1 = time;
my @sort1 = &sort_selected(@arr);
my $time2 = time;
my @sort2 = &sort_inserted(@arr);
my $time3 = time;
for(my $i=0;$i<1000000;$i++){
    my $num=int(rand(100));
    push @arr,$num;
}
my @sort3 = &sort_merged(@arr);
my $time4 = time;
my @sort4 = sort  {$a<=>$b} @arr;
my $time5 = time;
my $time_se=$time2-$time1;
my $time_in=$time3-$time2;
my $time_me=$time4-$time3;
my $time_systerm = $time5 - $time4;

## 检验排序结果是否正确
my $result1 = &sort_test(@sort1);
my $result2 = &sort_test(@sort2);
my $result3 = &sort_test(@sort3);

## 进行运行时间及结果正确性的输出
print "sort_selected: $time_se\t$result1\n";
print "sort_insertted: $time_in\t$result2\n";
print "sort_merged: $time_me\t$result3\n";
print "time_systerm: $time_systerm\n";

## 选择排序，核心思想：先将最小数字找出，放在第一位，然后将剩余元素中最小数字找出，放在第二位，依次排完
sub sort_selected{
    my @unsort = @_;
    foreach my $i (0..$#unsort){
        my $min = $unsort[$i];
        my $k =$i;
        foreach my $j($i+1..$#unsort){
            if ($min>$unsort[$j]){
                $min = $unsort[$j];
                $k = $j;
            }
        }
        $unsort[$k] = $unsort[$i];
        $unsort[$i] = $min;
    }
    return @unsort;
}

## 内插排序，核心思想：从第二个元素开始，看它适合插在前面的那个位置，类似于打扑克牌时放牌的做法
sub sort_inserted{
    my @unsort = @_;
    foreach my $i ( 1..$#unsort){
        my $tmp = $unsort[$i];
        my $j= $i-1;
        for ($j=$j; $j>=0; $j--) {
            if ($tmp < $unsort[$j]) {
                $unsort[$j+1] = $unsort[$j];
            }
            else{
                last;
            }
        }
        $unsort[$j+1]=$tmp;
    }
    return @unsort;
}

## 归并排序，实现起来有点绕，思想相对比较简单，就是先将数组从中间一分为2，再迭代的每个数组一分为2，直至最小单元是一个元素；然后反向的merge即可，合并相邻的两个小数组；内存会多点，但是计算会降低；我在处理一分为二迭代的时候出了点问题，使用的1>2>4>8>16合并的策略
sub sort_merged{
    my @raw = @_;
    my $k=2;
    for (my $i=0; $i<= $#raw-1; $i=$i+$k){
        if ($raw[$i] > $raw[$i+1]){
            my $tmp = $raw[$i];
            $raw[$i] = $raw[$i+1];
            $raw[$i+1] =$tmp;
        }
    }
    for ($k=2;$k<$#raw;$k=$k*2){
        for (my $i=0; $i<= ($#raw-1); $i = $i+ 2*$k){
            my $end1 = $i+$k-1 < $#raw? $i+$k-1 : $#raw;
            my $end2 = $i+$k*2-1 < $#raw? $i+2*$k-1 : $#raw;
            if ($end1 == $#raw){next;}
            my @sort1=@raw[$i..$end1];
            my $start2=$i+$k;
            my @sort2=@raw[$start2..$end2];
            my @sort;
            my $j=0;
            for (my $m=0;$m<=$#sort1;$m=$m+0){
                if ($sort1[$m] < $sort2[$j]){
                    push @sort,$sort1[$m];
                    $m++;
                }
                elsif ($sort1[$m] > $sort2[$j]){
                    push @sort,$sort2[$j];
                    $j++;
                }
                elsif ($sort1[$m] == $sort2[$j]){
                    push @sort,$sort1[$m];
                    push @sort,$sort2[$j];
                    $m++;
                    $j++;
                }
                if($j > $#sort2){
                    foreach my $lm ($m..$#sort1) {
                        push @sort, $sort1[$lm];
                    }
                    last;
                }
            }
            if ($j <= $#sort2){
                foreach my $lm ($j..$#sort2) {
                    push @sort, $sort2[$lm];
                }
            }
            @raw[$i..$end2]=@sort;
        }
    }
    return(@raw);
}

## 验证排序顺序是否正确
sub sort_test {
    my (@sort) = @_;
    foreach my $i (0..$#sort-1){
        if ($sort[$i+1] < $sort[$i]){
            return ("err");
        }
    }
    return ("sorted");
}

# 100内一万数字
sort_selected: 2    sorted
sort_insertted: 3   sorted
sort_merged: 0  sorted
time_systerm: 0


# 前两个100内一万数字，后两个100内100万数字
sort_selected: 2    sorted
sort_insertted: 4   sorted
sort_merged: 8  sorted
time_systerm: 0
# 归并排序确实是快几十倍，但是跟内置的排序差距还是很大的
# 看来相对于内置的排序方式还是有很大的进步空间呀

哈哈，好久没写了，为了让大家记得还有这个，写了下上周末实现的三个排序算法的实现，虽然不是很完善，但是是个排序的思想