АСИМПТОТИЧНИЙ АНАЛІЗ І ПОРІВНЯННЯ АЛГОРИТМІВ СОРТУВАННЯ

Добре відомо, що сортування злиттям працює швидше, ніж сортування вставкою. Використання асимптотичний аналіз . ми можемо довести, що сортування злиттям виконується за O(nlogn) часу, а сортування вставкою займає O(n^2). Це очевидно, оскільки сортування злиттям використовує підхід «розділяй і володарюй», рекурсивно вирішуючи проблеми, де сортування вставкою слідує інкрементальному підходу. Якщо ми детальніше розглянемо аналіз складності часу, то зрозуміємо, що сортування вставкою не таке вже й погане. На диво сортування вставкою перевершує сортування злиттям на меншому розмірі вхідних даних. Це пояснюється тим, що є кілька констант, які ми ігноруємо, виводячи часову складність. На більших розмірах вхідних даних порядку 10^4 це не впливає на поведінку нашої функції. Але коли розміри вхідних даних падають нижче, скажімо, менше 40, тоді константи в рівнянні домінують над розміром вхідних даних «n». Поки що добре. Але мене не влаштовував такий математичний аналіз. Як студенти інформатики ми повинні вірити в написання коду. Я написав програму на C, щоб відчути, як алгоритми конкурують один з одним за різні розміри вхідних даних. А також чому проводиться такий ретельний математичний аналіз для встановлення складності часу роботи цих алгоритмів сортування.

Реалізація:

CPP

    #include         #include         #include         #include         #define MAX_ELEMENT_IN_ARRAY 1000000001   int     cmpfunc  (  const     void     *  a       const     void     *  b  )   {      // Compare function used by qsort      return     (  *  (  int     *  )  a     -     *  (  int     *  )  b  );   }   int     *  generate_random_array  (  int     n  )   {      srand  (  time  (  NULL  ));      int     *  a     =     malloc  (  sizeof  (  int  )     *     n  );      int     i  ;      for     (  i     =     0  ;     i      <     n  ;     ++  i  )      a  [  i  ]     =     rand  ()     %     MAX_ELEMENT_IN_ARRAY  ;      return     a  ;   }   int     *  copy_array  (  int     a  []     int     n  )   {      int     *  arr     =     malloc  (  sizeof  (  int  )     *     n  );      int     i  ;      for     (  i     =     0  ;     i      <     n  ;     ++  i  )      arr  [  i  ]     =     a  [  i  ];      return     arr  ;   }   // Code for Insertion Sort   void     insertion_sort_asc  (  int     a  []     int     start       int     end  )   {      int     i  ;      for     (  i     =     start     +     1  ;     i      <=     end  ;     ++  i  )      {      int     key     =     a  [  i  ];      int     j     =     i     -     1  ;      while     (  j     >=     start     &&     a  [  j  ]     >     key  )      {      a  [  j     +     1  ]     =     a  [  j  ];      --  j  ;      }      a  [  j     +     1  ]     =     key  ;      }   }   // Code for Merge Sort   void     merge  (  int     a  []     int     start       int     end       int     mid  )   {      int     i     =     start       j     =     mid     +     1       k     =     0  ;      int     *  aux     =     malloc  (  sizeof  (  int  )     *     (  end     -     start     +     1  ));      while     (  i      <=     mid     &&     j      <=     end  )      {      if     (  a  [  i  ]      <=     a  [  j  ])      aux  [  k  ++  ]     =     a  [  i  ++  ];      else      aux  [  k  ++  ]     =     a  [  j  ++  ];      }      while     (  i      <=     mid  )      aux  [  k  ++  ]     =     a  [  i  ++  ];      while     (  j      <=     end  )      aux  [  k  ++  ]     =     a  [  j  ++  ];      j     =     0  ;      for     (  i     =     start  ;     i      <=     end  ;     ++  i  )      a  [  i  ]     =     aux  [  j  ++  ];      free  (  aux  );   }   void     _merge_sort  (  int     a  []     int     start       int     end  )   {      if     (  start      <     end  )      {      int     mid     =     start     +     (  end     -     start  )     /     2  ;      _merge_sort  (  a       start       mid  );      _merge_sort  (  a       mid     +     1       end  );      merge  (  a       start       end       mid  );      }   }   void     merge_sort  (  int     a  []     int     n  )   {      return     _merge_sort  (  a       0       n     -     1  );   }   void     insertion_and_merge_sort_combine  (  int     a  []     int     start       int     end       int     k  )   {      // Performs insertion sort if size of array is less than or equal to k      // Otherwise uses mergesort      if     (  start      <     end  )      {      int     size     =     end     -     start     +     1  ;      if     (  size      <=     k  )      {      return     insertion_sort_asc  (  a       start       end  );      }      int     mid     =     start     +     (  end     -     start  )     /     2  ;      insertion_and_merge_sort_combine  (  a       start       mid       k  );      insertion_and_merge_sort_combine  (  a       mid     +     1       end       k  );      merge  (  a       start       end       mid  );      }   }   void     test_sorting_runtimes  (  int     size       int     num_of_times  )   {      // Measuring the runtime of the sorting algorithms      int     number_of_times     =     num_of_times  ;      int     t     =     number_of_times  ;      int     n     =     size  ;      double     insertion_sort_time     =     0       merge_sort_time     =     0  ;      double     merge_sort_and_insertion_sort_mix_time     =     0       qsort_time     =     0  ;      while     (  t  --  )      {      clock_t     start       end  ;      int     *  a     =     generate_random_array  (  n  );      int     *  b     =     copy_array  (  a       n  );      start     =     clock  ();      insertion_sort_asc  (  b       0       n     -     1  );      end     =     clock  ();      insertion_sort_time     +=     ((  double  )(  end     -     start  ))     /     CLOCKS_PER_SEC  ;      free  (  b  );      int     *  c     =     copy_array  (  a       n  );      start     =     clock  ();      merge_sort  (  c       n  );      end     =     clock  ();      merge_sort_time     +=     ((  double  )(  end     -     start  ))     /     CLOCKS_PER_SEC  ;      free  (  c  );      int     *  d     =     copy_array  (  a       n  );      start     =     clock  ();      insertion_and_merge_sort_combine  (  d       0       n     -     1       40  );      end     =     clock  ();      merge_sort_and_insertion_sort_mix_time     +=     ((  double  )(  end     -     start  ))     /     CLOCKS_PER_SEC  ;      free  (  d  );      start     =     clock  ();      qsort  (  a       n       sizeof  (  int  )     cmpfunc  );      end     =     clock  ();      qsort_time     +=     ((  double  )(  end     -     start  ))     /     CLOCKS_PER_SEC  ;      free  (  a  );      }      insertion_sort_time     /=     number_of_times  ;      merge_sort_time     /=     number_of_times  ;      merge_sort_and_insertion_sort_mix_time     /=     number_of_times  ;      qsort_time     /=     number_of_times  ;      printf  (  '  n  Time taken to sort:  n  '      '%-35s %f  n  '      '%-35s %f  n  '      '%-35s %f  n  '      '%-35s %f  nn  '        '(i)Insertion sort: '        insertion_sort_time        '(ii)Merge sort: '        merge_sort_time        '(iii)Insertion-mergesort-hybrid: '        merge_sort_and_insertion_sort_mix_time        '(iv)Qsort library function: '        qsort_time  );   }   int     main  (  int     argc       char     const     *  argv  [])   {      int     t  ;      scanf  (  '%d'       &  t  );      while     (  t  --  )      {      int     size       num_of_times  ;      scanf  (  '%d %d'       &  size       &  num_of_times  );      test_sorting_runtimes  (  size       num_of_times  );      }      return     0  ;   }

Java

    import     java.util.Scanner  ;   import     java.util.Arrays  ;   import     java.util.Random  ;   public     class   SortingAlgorithms     {      // Maximum element in array      static     final     int     MAX_ELEMENT_IN_ARRAY     =     1000000001  ;      public     static     void     main  (  String  []     args  )     {      Scanner     scanner     =     new     Scanner  (  System  .  in  );      int     t     =     scanner  .  nextInt  ();      for     (  int     i     =     0  ;     i      <     t  ;     i  ++  )     {      int     size     =     scanner  .  nextInt  ();      int     num_of_times     =     scanner  .  nextInt  ();      testSortingRuntimes  (  size       num_of_times  );      }      scanner  .  close  ();      }          static     int  []     generateRandomArray  (  int     n  )     {      // Generate an array of n random integers.      int  []     arr     =     new     int  [  n  ]  ;      Random     random     =     new     Random  ();      for     (  int     i     =     0  ;     i      <     n  ;     i  ++  )     {      arr  [  i  ]     =     random  .  nextInt  (  MAX_ELEMENT_IN_ARRAY  );      }      return     arr  ;      }      static     void     insertionSortAsc  (  int  []     a       int     start       int     end  )     {      // Perform an in-place insertion sort on a from start to end.      for     (  int     i     =     start     +     1  ;     i      <=     end  ;     i  ++  )     {      int     key     =     a  [  i  ]  ;      int     j     =     i     -     1  ;      while     (  j     >=     start     &&     a  [  j  ]     >     key  )     {      a  [  j     +     1  ]     =     a  [  j  ]  ;      j  --  ;      }      a  [  j     +     1  ]     =     key  ;      }      }      static     void     merge  (  int  []     a       int     start       int     end       int     mid  )     {      // Merge two sorted sublists of a.      // The first sublist is a[start:mid+1] and the second sublist is a[mid+1:end+1].      int  []     aux     =     new     int  [  end     -     start     +     1  ]  ;      int     i     =     start       j     =     mid     +     1       k     =     0  ;      while     (  i      <=     mid     &&     j      <=     end  )     {      if     (  a  [  i  ]      <=     a  [  j  ]  )     {      aux  [  k  ++]     =     a  [  i  ++]  ;      }     else     {      aux  [  k  ++]     =     a  [  j  ++]  ;      }      }      while     (  i      <=     mid  )     {      aux  [  k  ++]     =     a  [  i  ++]  ;      }      while     (  j      <=     end  )     {      aux  [  k  ++]     =     a  [  j  ++]  ;      }      System  .  arraycopy  (  aux       0       a       start       aux  .  length  );      }      static     void     mergeSort  (  int  []     a  )     {      // Perform an in-place merge sort on a.      mergeSortHelper  (  a       0       a  .  length     -     1  );      }      static     void     mergeSortHelper  (  int  []     a       int     start       int     end  )     {      // Recursive merge sort function.      if     (  start      <     end  )     {      int     mid     =     start     +     (  end     -     start  )     /     2  ;      mergeSortHelper  (  a       start       mid  );      mergeSortHelper  (  a       mid     +     1       end  );      merge  (  a       start       end       mid  );      }      }      static     void     insertionAndMergeSortCombine  (  int  []     a       int     start       int     end       int     k  )     {      /*    Perform an in-place sort on a from start to end.    If the size of the list is less than or equal to k use insertion sort.    Otherwise use merge sort.    */      if     (  start      <     end  )     {      int     size     =     end     -     start     +     1  ;      if     (  size      <=     k  )     {      insertionSortAsc  (  a       start       end  );      }     else     {      int     mid     =     start     +     (  end     -     start  )     /     2  ;      insertionAndMergeSortCombine  (  a       start       mid       k  );      insertionAndMergeSortCombine  (  a       mid     +     1       end       k  );      merge  (  a       start       end       mid  );      }      }      }      static     void     testSortingRuntimes  (  int     size       int     num_of_times  )     {      // Test the runtime of the sorting algorithms.      double     insertionSortTime     =     0  ;      double     mergeSortTime     =     0  ;      double     mergeSortAndInsertionSortMixTime     =     0  ;      double     qsortTime     =     0  ;      for     (  int     i     =     0  ;     i      <     num_of_times  ;     i  ++  )     {      int  []     a     =     generateRandomArray  (  size  );      int  []     b     =     Arrays  .  copyOf  (  a       a  .  length  );      long     start     =     System  .  currentTimeMillis  ();      insertionSortAsc  (  b       0       b  .  length     -     1  );      long     end     =     System  .  currentTimeMillis  ();      insertionSortTime     +=     end     -     start  ;      int  []     c     =     Arrays  .  copyOf  (  a       a  .  length  );      start     =     System  .  currentTimeMillis  ();      mergeSort  (  c  );      end     =     System  .  currentTimeMillis  ();      mergeSortTime     +=     end     -     start  ;      int  []     d     =     Arrays  .  copyOf  (  a       a  .  length  );      start     =     System  .  currentTimeMillis  ();      insertionAndMergeSortCombine  (  d       0       d  .  length     -     1       40  );      end     =     System  .  currentTimeMillis  ();      mergeSortAndInsertionSortMixTime     +=     end     -     start  ;      int  []     e     =     Arrays  .  copyOf  (  a       a  .  length  );      start     =     System  .  currentTimeMillis  ();      Arrays  .  sort  (  e  );      end     =     System  .  currentTimeMillis  ();      qsortTime     +=     end     -     start  ;      }      insertionSortTime     /=     num_of_times  ;      mergeSortTime     /=     num_of_times  ;      mergeSortAndInsertionSortMixTime     /=     num_of_times  ;      qsortTime     /=     num_of_times  ;      System  .  out  .  println  (  'nTime taken to sort:n'      +     '(i) Insertion sort: '     +     insertionSortTime     +     'n'      +     '(ii) Merge sort: '     +     mergeSortTime     +     'n'      +     '(iii) Insertion-mergesort-hybrid: '     +     mergeSortAndInsertionSortMixTime     +     'n'      +     '(iv) Qsort library function: '     +     qsortTime     +     'n'  );      }   }

Python3

    import   time   import   random   import   copy   from   typing   import   List   # Maximum element in array   MAX_ELEMENT_IN_ARRAY   =   1000000001   def   generate_random_array  (  n  :   int  )   ->   List  [  int  ]:   #Generate a list of n random integers.   return   [  random  .  randint  (  0     MAX_ELEMENT_IN_ARRAY  )   for   _   in   range  (  n  )]   def   insertion_sort_asc  (  a  :   List  [  int  ]   start  :   int     end  :   int  )   ->   None  :   #Perform an in-place insertion sort on a from start to end.   for   i   in   range  (  start   +   1     end   +   1  ):   key   =   a  [  i  ]   j   =   i   -   1   while   j   >=   start   and   a  [  j  ]   >   key  :   a  [  j   +   1  ]   =   a  [  j  ]   j   -=   1   a  [  j   +   1  ]   =   key   def   merge  (  a  :   List  [  int  ]   start  :   int     end  :   int     mid  :   int  )   ->   None  :   #Merge two sorted sublists of a.   #The first sublist is a[start:mid+1] and the second sublist is a[mid+1:end+1].   aux   =   []   i   =   start   j   =   mid   +   1   while   i    <=   mid   and   j    <=   end  :   if   a  [  i  ]    <=   a  [  j  ]:   aux  .  append  (  a  [  i  ])   i   +=   1   else  :   aux  .  append  (  a  [  j  ])   j   +=   1   while   i    <=   mid  :   aux  .  append  (  a  [  i  ])   i   +=   1   while   j    <=   end  :   aux  .  append  (  a  [  j  ])   j   +=   1   a  [  start  :  end  +  1  ]   =   aux   def   _merge_sort  (  a  :   List  [  int  ]   start  :   int     end  :   int  )   ->   None  :   #Recursive merge sort function.   if   start    <   end  :   mid   =   start   +   (  end   -   start  )   //   2   _merge_sort  (  a     start     mid  )   _merge_sort  (  a     mid   +   1     end  )   merge  (  a     start     end     mid  )   def   merge_sort  (  a  :   List  [  int  ])   ->   None  :   #Perform an in-place merge sort on a.   _merge_sort  (  a     0     len  (  a  )   -   1  )   def   insertion_and_merge_sort_combine  (  a  :   List  [  int  ]   start  :   int     end  :   int     k  :   int  )   ->   None  :      '''    Perform an in-place sort on a from start to end.    If the size of the list is less than or equal to k use insertion sort.    Otherwise use merge sort.    '''   if   start    <   end  :   size   =   end   -   start   +   1   if   size    <=   k  :   insertion_sort_asc  (  a     start     end  )   else  :   mid   =   start   +   (  end   -   start  )   //   2   insertion_and_merge_sort_combine  (  a     start     mid     k  )   insertion_and_merge_sort_combine  (  a     mid   +   1     end     k  )   merge  (  a     start     end     mid  )   def   test_sorting_runtimes  (  size  :   int     num_of_times  :   int  )   ->   None  :   #Test the runtime of the sorting algorithms.   insertion_sort_time   =   0   merge_sort_time   =   0   merge_sort_and_insertion_sort_mix_time   =   0   qsort_time   =   0   for   _   in   range  (  num_of_times  ):   a   =   generate_random_array  (  size  )   b   =   copy  .  deepcopy  (  a  )   start   =   time  .  time  ()   insertion_sort_asc  (  b     0     len  (  b  )   -   1  )   end   =   time  .  time  ()   insertion_sort_time   +=   end   -   start   c   =   copy  .  deepcopy  (  a  )   start   =   time  .  time  ()   merge_sort  (  c  )   end   =   time  .  time  ()   merge_sort_time   +=   end   -   start   d   =   copy  .  deepcopy  (  a  )   start   =   time  .  time  ()   insertion_and_merge_sort_combine  (  d     0     len  (  d  )   -   1     40  )   end   =   time  .  time  ()   merge_sort_and_insertion_sort_mix_time   +=   end   -   start   start   =   time  .  time  ()   a  .  sort  ()   end   =   time  .  time  ()   qsort_time   +=   end   -   start   insertion_sort_time   /=   num_of_times   merge_sort_time   /=   num_of_times   merge_sort_and_insertion_sort_mix_time   /=   num_of_times   qsort_time   /=   num_of_times   print  (  f  '  n  Time taken to sort:  n  '   f  '(i)Insertion sort:   {  insertion_sort_time  }  n  '   f  '(ii)Merge sort:   {  merge_sort_time  }  n  '   f  '(iii)Insertion-mergesort-hybrid:   {  merge_sort_and_insertion_sort_mix_time  }  n  '   f  '(iv)Qsort library function:   {  qsort_time  }  n  '  )   def   main  ()   ->   None  :   t   =   int  (  input  ())   for   _   in   range  (  t  ):   size     num_of_times   =   map  (  int     input  ()  .  split  ())   test_sorting_runtimes  (  size     num_of_times  )   if   __name__   ==   '__main__'  :   main  ()

JavaScript

    // Importing required modules   const     {     performance     }     =     require  (  'perf_hooks'  );   // Maximum element in array   const     MAX_ELEMENT_IN_ARRAY     =     1000000001  ;   // Function to generate a list of n random integers   function     generateRandomArray  (  n  )     {      return     Array  .  from  ({  length  :     n  }     ()     =>     Math  .  floor  (  Math  .  random  ()     *     MAX_ELEMENT_IN_ARRAY  ));   }   // Function to perform an in-place insertion sort on a from start to end   function     insertionSortAsc  (  a       start       end  )     {      for     (  let     i     =     start     +     1  ;     i      <=     end  ;     i  ++  )     {      let     key     =     a  [  i  ];      let     j     =     i     -     1  ;      while     (  j     >=     start     &&     a  [  j  ]     >     key  )     {      a  [  j     +     1  ]     =     a  [  j  ];      j     -=     1  ;      }      a  [  j     +     1  ]     =     key  ;      }   }   // Function to merge two sorted sublists of a   function     merge  (  a       start       end       mid  )     {      let     aux     =     [];      let     i     =     start  ;      let     j     =     mid     +     1  ;      while     (  i      <=     mid     &&     j      <=     end  )     {      if     (  a  [  i  ]      <=     a  [  j  ])     {      aux  .  push  (  a  [  i  ]);      i     +=     1  ;      }     else     {      aux  .  push  (  a  [  j  ]);      j     +=     1  ;      }      }      while     (  i      <=     mid  )     {      aux  .  push  (  a  [  i  ]);      i     +=     1  ;      }      while     (  j      <=     end  )     {      aux  .  push  (  a  [  j  ]);      j     +=     1  ;      }      for     (  let     i     =     start  ;     i      <=     end  ;     i  ++  )     {      a  [  i  ]     =     aux  [  i     -     start  ];      }   }   // Recursive merge sort function   function     _mergeSort  (  a       start       end  )     {      if     (  start      <     end  )     {      let     mid     =     start     +     Math  .  floor  ((  end     -     start  )     /     2  );      _mergeSort  (  a       start       mid  );      _mergeSort  (  a       mid     +     1       end  );      merge  (  a       start       end       mid  );      }   }   // Function to perform an in-place merge sort on a   function     mergeSort  (  a  )     {      _mergeSort  (  a       0       a  .  length     -     1  );   }   // Function to perform an in-place sort on a from start to end   function     insertionAndMergeSortCombine  (  a       start       end       k  )     {      if     (  start      <     end  )     {      let     size     =     end     -     start     +     1  ;      if     (  size      <=     k  )     {      insertionSortAsc  (  a       start       end  );      }     else     {      let     mid     =     start     +     Math  .  floor  ((  end     -     start  )     /     2  );      insertionAndMergeSortCombine  (  a       start       mid       k  );      insertionAndMergeSortCombine  (  a       mid     +     1       end       k  );      merge  (  a       start       end       mid  );      }      }   }   // Function to test the runtime of the sorting algorithms   function     testSortingRuntimes  (  size       numOfTimes  )     {      let     insertionSortTime     =     0  ;      let     mergeSortTime     =     0  ;      let     mergeSortAndInsertionSortMixTime     =     0  ;      let     qsortTime     =     0  ;      for     (  let     _     =     0  ;     _      <     numOfTimes  ;     _  ++  )     {      let     a     =     generateRandomArray  (  size  );      let     b     =     [...  a  ];      let     start     =     performance  .  now  ();      insertionSortAsc  (  b       0       b  .  length     -     1  );      let     end     =     performance  .  now  ();      insertionSortTime     +=     end     -     start  ;      let     c     =     [...  a  ];      start     =     performance  .  now  ();      mergeSort  (  c  );      end     =     performance  .  now  ();      mergeSortTime     +=     end     -     start  ;      let     d     =     [...  a  ];      start     =     performance  .  now  ();      insertionAndMergeSortCombine  (  d       0       d  .  length     -     1       40  );      end     =     performance  .  now  ();      mergeSortAndInsertionSortMixTime     +=     end     -     start  ;      start     =     performance  .  now  ();      a  .  sort  ((  a       b  )     =>     a     -     b  );      end     =     performance  .  now  ();      qsortTime     +=     end     -     start  ;      }      insertionSortTime     /=     numOfTimes  ;      mergeSortTime     /=     numOfTimes  ;      mergeSortAndInsertionSortMixTime     /=     numOfTimes  ;      qsortTime     /=     numOfTimes  ;      console  .  log  (  `nTime taken to sort:n(i)Insertion sort:   ${  insertionSortTime  }  n(ii)Merge sort:   ${  mergeSortTime  }  n(iii)Insertion-mergesort-hybrid:   ${  mergeSortAndInsertionSortMixTime  }  n(iv)Qsort library function:   ${  qsortTime  }  n`  );   }   // Main function   function     main  ()     {      let     t     =     parseInt  (  prompt  (  'Enter the number of test cases: '  ));      for     (  let     _     =     0  ;     _      <     t  ;     _  ++  )     {      let     size     =     parseInt  (  prompt  (  'Enter the size of the array: '  ));      let     numOfTimes     =     parseInt  (  prompt  (  'Enter the number of times to run the test: '  ));      testSortingRuntimes  (  size       numOfTimes  );      }   }   // Call the main function   main  ();

Я порівняв час роботи наступних алгоритмів:

Сортування вставкою : Традиційний алгоритм без модифікацій/оптимізації. Він дуже добре працює для менших розмірів вхідних даних. І так, він перевершує сортування злиттям
Йде доля : Дотримується підходу «розділяй і володарюй». Для вхідних розмірів порядку 10^5 цей алгоритм є правильним вибором. Це робить сортування вставлення непрактичним для таких великих розмірів вхідних даних.
Комбінована версія сортування вставкою та сортування злиттям: Я трохи налаштував логіку сортування злиттям, щоб досягти значно кращого часу роботи для менших розмірів вхідних даних. Як ми знаємо, сортування злиттям розділяє вхідні дані на дві половини, поки вони не стануть достатньо тривіальними для сортування елементів. Але тут, коли розмір вхідних даних падає нижче порогового значення, такого як «n» < 40 then this hybrid algorithm makes a call to traditional insertion sort procedure. From the fact that insertion sort runs faster on smaller inputs and merge sort runs faster on larger inputs this algorithm makes best use both the worlds.
Швидке сортування: Я не реалізував цю процедуру. Це бібліотечна функція qsort(), яка доступна в . Я розглянув цей алгоритм, щоб зрозуміти важливість реалізації. Це вимагає великого досвіду програмування, щоб мінімізувати кількість кроків і максимально використати примітиви базової мови для реалізації алгоритму найкращим чином. Це головна причина, чому рекомендується використовувати бібліотечні функції. Вони написані для роботи з усім і вся. Вони максимально оптимізуються. І поки я не забуду з мого аналізу, qsort() працює неймовірно швидко практично з будь-яким розміром вхідних даних!

Аналіз:

введення: Користувач повинен вказати кількість разів, які він/вона хоче протестувати алгоритм відповідно до кількості тестів. Для кожного тесту користувач повинен ввести два цілі числа, розділені пробілами, що позначають розмір вхідних даних «n» і «num_of_times», що позначає кількість разів, які він/вона хоче виконати аналіз і отримати середнє значення. (Пояснення: якщо «num_of_times» дорівнює 10, тоді кожен алгоритм, указаний вище, запускається 10 разів і береться середнє значення. Це робиться тому, що вхідний масив генерується випадковим чином відповідно до вказаного вами розміру. Вхідний масив може бути відсортований. Наш він може відповідати найгіршому випадку, тобто порядку спадання. Щоб уникнути часу виконання таких вхідних масивів. виконується алгоритм «num_of_times» і береться середнє значення.) програма clock() і макрос CLOCKS_PER_SEC з використовуються для вимірювання витраченого часу. Компіляція: я написав наведений вище код у середовищі Linux (Ubuntu 16.04 LTS). Скопіюйте наведений вище фрагмент коду. Скомпілюйте його, використовуючи ключ gcc у вхідних даних, як зазначено, і захоплюйтеся потужністю алгоритмів сортування!
Результати: Як ви бачите, для малих розмірів вхідних даних сортування вставкою перевершує сортування злиттям за 2 * 10^-6 с. Але ця різниця в часі не настільки значна. З іншого боку, гібридний алгоритм і функція бібліотеки qsort() працюють так само добре, як сортування вставкою. Розмір вхідних даних тепер збільшено приблизно в 100 разів до n = 1000 з n = 30. Різниця тепер відчутна. Сортування злиттям працює в 10 разів швидше, ніж сортування вставкою. Знову існує зв’язок між продуктивністю гібридного алгоритму та підпрограмою qsort(). Це свідчить про те, що qsort() реалізовано у спосіб, який більш-менш схожий на наш гібридний алгоритм, тобто перемикання між різними алгоритмами, щоб отримати з них найкраще. Нарешті розмір вхідних даних збільшено до 10^5 (1 Lakh!), що, ймовірно, є ідеальним розміром, який використовується в практичних сценаріях. Порівняно з попереднім введенням n = 1000, де сортування злиттям випереджає сортування вставленням, працюючи в 10 разів швидше, тут різниця ще більша. Сортування злиттям перевершує сортування за вставкою в 100 разів! Гібридний алгоритм, який ми написали, фактично не виконує традиційне сортування злиттям, працюючи на 0,01 секунди швидше. І, нарешті, бібліотечна функція qsort() нарешті доводить нам, що реалізація також відіграє вирішальну роль під час ретельного вимірювання часу роботи, працюючи на 3 мілісекунди швидше! :D