Сортировка Хана — различия между версиями

Материал из Викиконспекты
Перейти к: навигация, поиск
Строка 22: Строка 22:
 
|definition=
 
|definition=
 
Для множества <tex>S</tex> определим
 
Для множества <tex>S</tex> определим
min(<tex>S</tex>) = min(<tex>a</tex>:<tex>a</tex> принадлежит <tex>a</tex>)  
+
min(<tex>S</tex>) = min(<tex>a</tex>:<tex>a</tex> принадлежит <tex>S</tex>)
max(<tex>S</tex>) = max(<tex>a</tex>:<tex>a</tex> принадлежит <tex>a</tex>)
+
max(<tex>S</tex>) = max(<tex>a</tex>:<tex>a</tex> принадлежит <tex>S</tex>)
 
Набор <tex>S1</tex> < <tex>S2</tex> если max(<tex>S1</tex>) <= min(<tex>S2</tex>)
 
Набор <tex>S1</tex> < <tex>S2</tex> если max(<tex>S1</tex>) <= min(<tex>S2</tex>)
 
}}
 
}}
 +
 +
==Уменьшение числа бит в числах==
 +
Один из способов ускорить сортировку - уменьшить число бит в числе. Один из способов уменьшить число бит в числе - использовать деление пополам (эту идею впервые подал van Emde Boas). Деление пополам заключается в том, что количество оставшихся бит в числе уменьшается в 2 раза. Это быстрый способ, требующий <tex>O(m)</tex> памяти. Для своего дерева Андерссон использует хеширование, что позволяет сократить количество памяти до <tex>O(n)</tex>. Для того, чтобы еще ускорить алгоритм нам необходимо упаковать несколько чисел в один контейнер, чтобы затем за константное количество шагов произвести хэширование для всех чисел хранимых в контейнере. Для этого используется хэш функция для хэширования <tex>n</tex> чисел в таблицу размера <tex>O(n^2)</tex> за константное время, без коллизий. Для этого используется хэш функция авторства: Dierzfelbinger и Raman.

Версия 22:20, 10 июня 2012

Сортировка Хана (Yijie Han) — сложный алгоритм сортировки целых чисел со сложностью [math]O(nlog(logn))[/math], где [math]n[/math] — количество элементов для сортировки.

Алгоритм

Алгоритм построен на основе экспоненциального поискового дерева (далее - Э.П.дерево) Андерсона (Andersson's exponential search tree). Сортировка происходит за счет вставки целых чисел в Э.П.дерево.

Andersson's exponential search tree

Э.П.дерево с [math]n[/math] листьями состоит из корня [math]r[/math] и [math]n^e[/math] (0<[math]e[/math]<1) Э.П.поддеревьев, в каждом из которых [math]n^{1 - e}[/math] листьев; каждое Э.П.поддерево является сыном корня [math]r[/math]. В этом дереве [math]O(log(logn))[/math] уровней. При нарушении баланса дерева, необходимо балансирование, которое требует [math]O(nlog(logn))[/math] времени при [math]n[/math] вставленных целых числах. Такое время достигается за счет вставки чисел группами, а не по одиночке, как изначально предлагает Андерссон.

Необходимая информация

Определение:
Контейнер - объект определенного типа, содержащий обрабатываемый элемент. Например __int32, __int64, и т.д.


Определение:
Алгоритм сортирующий [math]n[/math] целых чисел из множества {0, 1, ..., [math]m[/math] - 1} называется консервативным, если длина контейнера (число бит в контейнере), является [math]O(log(m + n)).[/math] Если длина больше, то алгоритм не консервативный.


Определение:
Для множества [math]S[/math] определим

min([math]S[/math]) = min([math]a[/math]:[math]a[/math] принадлежит [math]S[/math]) max([math]S[/math]) = max([math]a[/math]:[math]a[/math] принадлежит [math]S[/math])

Набор [math]S1[/math] < [math]S2[/math] если max([math]S1[/math]) <= min([math]S2[/math])


Уменьшение числа бит в числах

Один из способов ускорить сортировку - уменьшить число бит в числе. Один из способов уменьшить число бит в числе - использовать деление пополам (эту идею впервые подал van Emde Boas). Деление пополам заключается в том, что количество оставшихся бит в числе уменьшается в 2 раза. Это быстрый способ, требующий [math]O(m)[/math] памяти. Для своего дерева Андерссон использует хеширование, что позволяет сократить количество памяти до [math]O(n)[/math]. Для того, чтобы еще ускорить алгоритм нам необходимо упаковать несколько чисел в один контейнер, чтобы затем за константное количество шагов произвести хэширование для всех чисел хранимых в контейнере. Для этого используется хэш функция для хэширования [math]n[/math] чисел в таблицу размера [math]O(n^2)[/math] за константное время, без коллизий. Для этого используется хэш функция авторства: Dierzfelbinger и Raman.