本文是针对[数据结构基础系列(10):外部排序]中的实践项目。
【项目】败者树归并模拟
编写程序,模拟改者树实现5路归并算法的过程。
设有5个文件,其中的记录的关键字如下:
F0:{17,21,∞} F1:{5,44,∞} F2:{10,12,∞}F3: {29,32,∞} F4: {15,56,∞}
要求将其归并为一个有序段并输出。
假设这些输入文件数据保存在内存中,输出结果也不必输出到文件,而是在屏幕上输出即可。
#include <stdio.h>
#define MaxSize 20 //每个文件中最多记录
#define K 5 //5路平衡归并
#define MAXKEY 32767 //最大关键字值∞
#define MINKEY -32768 //最小关键字值-∞
typedef int InfoType;
typedef int KeyType;
typedef struct //记录类型
{
KeyType key; //关键字项
InfoType otherinfo; //其他数据项,具体类型在主程中定义
} RecType;
typedef struct
{
RecType recs[MaxSize];
int currec;
} FileType; //文件类型
typedef int LoserTree[K]; //败者树是完全二叉树且不含叶子
RecType b[K]; //b中存放各段中取出的当前记录
FileType F[K]; //存放文件记录的数组
void initial()
{
int i; //5个初始文件,当前读记录号为-1
F[0].recs[0].key=17;
F[0].recs[1].key=21;
F[0].recs[2].key=MAXKEY;
F[1].recs[0].key=5;
F[1].recs[1].key=44;
F[1].recs[2].key=MAXKEY;
F[2].recs[0].key=10;
F[2].recs[1].key=12;
F[2].recs[2].key=MAXKEY;
F[3].recs[0].key=29;
F[3].recs[1].key=32;
F[3].recs[2].key=MAXKEY;
F[4].recs[0].key=15;
F[4].recs[1].key=56;
F[4].recs[2].key=MAXKEY;
for (i=0;i<K;i++)
F[i].currec=-1;
}
void input(int i,int &key) //从F[i]文件中读一个记录到b[i]中
{
F[i].currec++;
key=F[i].recs[F[i].currec].key;
}
void output(int q) //输出F[q]中的当前记录
{
printf("输出F[%d]的关键字%d\n",q,F[q].recs[F[q].currec].key);
}
void Adjust(LoserTree ls,int s)
//沿从叶子节点b[s]到根节点ls[0]的路径调整败者树
{
int i,t;
t=(s+K)/2; //ls[t]是b[s]的双亲节点
while(t>0)
{
if(b[s].key>b[ls[t]].key)
{
i=s;
s=ls[t]; //s指示新的胜者
ls[t]=i;
}
t=t/2;
}
ls[0]=s;
}
void display(LoserTree ls) //输出败者树
{
int i;
printf("败者树:");
for (i=0;i<K;i++)
if (b[ls[i]].key==MAXKEY)
printf("%d(∞) ",ls[i]);
else if (b[ls[i]].key==MINKEY)
printf("%d(-∞) ",ls[i]);
else
printf("%d(%d) ",ls[i],b[ls[i]].key);
printf("\n");
}
void CreateLoserTree(LoserTree ls) //建立败者树
{
int i;
b[K].key=MINKEY; //b[K]置为最小关键字
for (i=0;i<K;i++)
ls[i]=K; //设置ls中“败者”的初值,全部为最小关键字段号
for(i=K-1;i>=0;--i) //依次从b[K-1],b[K-2],…,b[0]出发调整败者
Adjust(ls,i);
}
void K_Merge(LoserTree ls) //利用败者树ls将进行K路归并到输出
{
int i,q;
for(i=0;i<K;++i) //分别从k个输入归并段读入该段当前第一个记录的关键字到b
input(i,b[i].key);
CreateLoserTree(ls); //建败者树ls,选得最小关键字为b[ls[0]].key
display(ls);
while(b[ls[0]].key!=MAXKEY)
{
q=ls[0]; //q指示当前最小关键字所在归并段
output(q); //将编号为q的归并段中当前(关键字为b[q].key)的记录输出
input(q,b[q].key); //从编号为q的输入归并段中读人下一个记录的关键字
if (b[q].key==MAXKEY)
printf("从F[%d]中添加关键字∞并调整\n",q);
else
printf("从F[%d]中添加关键字%d并调整\n",q,b[q].key);
Adjust(ls,q); //调整败者树,选择新的最小关键字
display(ls);
}
}
int main()
{
LoserTree ls;
initial();
K_Merge(ls);
printf("\n");
return 0;
}