Изменения

Перейти к: навигация, поиск

Сортирующие сети для квадратичных сортировок

1464 байта добавлено, 21:06, 25 мая 2015
м
Сортировка выбором
На один слой будем устанавливать только один компаратор. Все последующие сети получаются простым моделированием соответствующих сортировок.
{| cellpadding="10"
| '''[[Сортировка пузырьком]]''' || '''[[Сортировка вставками]]''' || '''[[Сортировка выбором]]'''
|-
| [[Файл:Bubblesort.png]] || [[Файл:Insertsort.png]] || [[Файл:Choosesort.png‎]]
=== Сортировка пузырьком и вставками ===
Заметим, что если сжать последовательные сортирующие сети пузырьком и вставками, то результат будет одним и тем же. Это видно из симметрии расположения компараторов на картинках выше.
{{
Утверждение
Пусть <tex> S(n) = 2n - 3 </tex> — количество слоев в сети сортировки.
При переходе от сортирующей сети с <tex>n</tex> входами к сети с <tex>n + 1</tex> входами, добавляем <tex> n </tex> дополнительных компараторов(<tex>[1:2],[2:3]\dots[n - 1:n+ 1]</tex> или <tex>[n - + 1:n],[n:n + 1]\dots[1:2]</tex>, т.к. возможны две стратегии добавления; отсюда, кстати, тоже видна эквивалентность схем для обоих сортировок). В полученной Будем также поддерживать сортирующую сеть в виде "треугольной" сети . Таким образом компараторы <tex>[i:i+1],\ i \geqslant 3</tex> можно заметить, что расположить в существующих слоях над самым верхним компаратором в соответствующем слое. То есть в сети с <tex>n - </tex> входами был слой с единственным компаратором <tex>[1:2]</tex> , поэтому над ним можно разместить компаратор входят в <tex>[3 : 4]</tex>, на <tex>[2:3]</tex> {{---}} <tex>[4:5]</tex>. Затем на следующем слое будет уже существующие слоидва компаратора: <tex>[3 : 4]</tex> над <tex>[1:2]</tex>, поэтому сверху можно добавить <tex> [5: 6]</tex>. В общем виде, на слое с номером <tex> k \geqslant 0 </tex> с конца (до середины треугольника), будет <tex>\left\lfloor\dfrac{k}{2}\right\rfloor + 1</tex> компараторов, последним из которых является <tex>[k + 1 : k + 2]</tex>, следовательно, но тогда один на этот слой можно добавить компаратор из предыдущей сортирующий сети и один из добавленных не вносят вклад в количество слоев<tex>[k + 3 : k + 4]</tex>. Тогда видно Значит, что количество слоев увеличилось на новые слои создадутся лишь благодаря компаратором <tex>[1:2]</tex> и <tex> [2 = :3]</tex>, поэтому число слоёв в новой сети составит <tex>S(n + 1) = 2n - S3 + 1 = 2n - 1 = 2(n+ 1) - 3</tex>, т.е. наш переход выполняется и наша формула верна. Что и требовалось доказатьчто удовлетворяет нашему соотношению.
}}
=== Сортировка выбором ===
 Сеть для [[Сортировка выбором | сортировки выбором ]] выглядит иначе. Будем компаратор "вкладывать" в компараторПри переходе к сети с <tex> n + 1 </tex> входами, для получения слоевдобавляется <tex> n </tex> компараторов: <tex> [0:1],[0:2]\dots[0:n] </tex>, . [[Файл:Choosesortparralel2.png‎]] 
{{
ТеоремаУтверждение
|statement=
В результирующей сети будет <tex>2n - 3</tex> слойслоев, где <tex> n </tex> — количество входов.
|proof=
Определим операцию вложения компаратора <tex> [i:j] </tex> в компаратор <tex> [t:s] </tex>. Для этого : разместим компаратор <tex> [i:j] </tex> и <tex> [t:s] </tex> на одном слое, так, что <tex> t < i < j < s </tex>.
Теперь воспользуемся принципом математической индукции.
Пусть <tex> S(n) </tex> — количество слоев в сети сортировки с <tex> n </tex> входами.
При переходе от сортирующей сети с <tex>n</tex> входами к сети с <tex>n + 1</tex> входами, добавляем <tex> n </tex> компараторкомпараторов <tex>\left( [0:1] \dots [0:n]\right) </tex>. Заметим, что в <tex> n - 2 </tex> добавленных компараторов компаратора можно вложить <tex> n - 2 </tex> компараторов из предыдущей сети, так, что условие слоя вкладывая один компаратор в другой, образуется новый слой, т.е. количество слоев не нарушатсяизменяется. Тогда останется два компаратора: <tex>[0:1], [0:2] </tex> в которые ничего нельзя вложить, чтобы не нарушить условие вложеният.е. Тогда количество слоев изменяется на <tex> 2 = S(n + 1) - S(n)</tex>. Однако, начиная с <tex> n = 4 </tex> можно перенести свободные компараторы и слить их в один слой, но при этом сеть перестает быть сортирующей (при <tex> n = 4 </tex> ошибка будет возникать на векторе <tex> 0100 </tex>).  Тогда наш переход выполняется и наша формула верна. Что и требовалось доказать.
}}
Пример правильной и ошибочной сети для <tex> n = 4 </tex>. Если перенести свободные компараторы и слить их в один слой, то можно уменьшить количество слоев, но при этом сеть перестает быть сортирующей (при <tex> n = 4 </tex> ошибка будет возникать на последовательности <tex> [[Файл:Choosesortparralel0,1,0,0] </tex>).png‎]] 
[[Файл:MyRis.jpg]]
 
==См.также==
* [[Сортировочные сети с особыми свойствами]]

Навигация