从N个数中选取最大的前10个[堆排序版]

题目:

从N个数中选取最大的前10个, 有序输出.

N最大可能达到1000亿

每个数范围是0 - 2147483647

堆排序版测试结果:

总计[1000000]个输入
总计比较[4232804]次
总计写内存[3849024]次
总计耗时[0.046478s]

/* 

 * author: goosman.lei

 * mail: [e-mail]

 * blog: http://blog.csdn.net/lgg201

 */

[cpp] view plaincopy

1. #include <stdio.h>  
2. #include <time.h>  
3. #include <stdlib.h>  
4. #include <unistd.h>  
5. #include <strings.h>  
6.   
7. #define BUFF_LEN    (4096)  
8.   
9. #define PARENT(i)   ((i) / 2 - 1)  
10. #define LEFT(i)     ((i + 1) * 2 - 1)  
11. #define RIGHT(i)    ((i + 1) * 2)  
12.   
13. /* #define DEBUG */  
14. #define INFO  
15.   
16. #ifdef INFO  
17.     int     s_0, s_1, s_2;  
18.     struct timeval  begin, end;  
19. #endif  
20.   
21. typedef struct queue_s  queue_t;  
22. struct queue_s {  
23.     int     data;  
24.     queue_t *next;  
25. };  
26.   
27. static void generate_test_data(long n) {  
28.     long    i;  
29.     int     r;  
30.     int     l;  
31.   
32.     l   = sizeof(int);  
33.     srand(time(NULL));  
34.     for ( i = 0; i < n; i ++ ) {  
35.         r   = rand();  
36.         fprintf(stdout, "%d\n", r);  
37.         write(STDERR_FILENO, &r, l);  
38.     }  
39. }  
40. static int read_input(int fd, void *buff, int buff_len) {  
41.     int     i, ret;  
42.   
43.     for ( i = 0; i < buff_len; ) {  
44.         ret = read(fd, buff, BUFF_LEN);  
45.         if ( -1 == ret ) {  
46.             perror("read error\n");  
47.             exit(0);  
48.         } else if ( 0 == ret ) {  
49.             break;  
50.         } else {  
51.             buff    += ret;  
52.             i       += ret;  
53.         }  
54.     }  
55.     return i;  
56. }  
57.   
58. static void dump_link(queue_t *q, int n) {  
59.     for ( ; q != NULL; q = q->next )  
60.         fprintf(n ? stderr : stdout, "%d\n", q->data);  
61.     if ( n ) printf("\n");  
62. }  
63.   
64. void max_heapify(int *sbuff, int j) {  
65.     int i;  
66. #ifdef INFO  
67.     s_0 += 3;  
68.     s_1 ++;  
69. #endif  
70.     if ( sbuff[j] < sbuff[LEFT(j)] )  
71.         i   = LEFT(j);  
72.     else  
73.         i   = j;  
74.     if ( sbuff[i] < sbuff[RIGHT(j)] ) {  
75.         i   = RIGHT(j);  
76. #ifdef INFO  
77.     s_1 ++;  
78. #endif  
79.     }  
80.     if ( i != j ) {  
81.         sbuff[i]    ^= sbuff[j];  
82.         sbuff[j]    ^= sbuff[i];  
83.         sbuff[i]    ^= sbuff[j];  
84.         max_heapify(sbuff, i);  
85. #ifdef INFO  
86.     s_1 += 3;  
87. #endif  
88.     }  
89. }  
90. int main(int argc, char *argv[]) {  
91.     int     *sbuff, *rbuff, *rbuff_t;  
92.     int     i, j, n, rbuff_n;  
93.   
94.     if ( argc < 2 ) {  
95.         printf("usage: \n\t1. 生成测试数据: %s <number> /* 标准错误以二进制方式输出测试数据, 标准输出以文本方式输出测试数据用于脚本校验 */\n\t2. 执行Top 10查找: %s <exec> /* 标准输出输出前10个最大数据(倒序), 开启INFO时在标准错误输出统计信息, 开启DEBUG时在标准错误输出调试信息\n",   
96.             argv[0], argv[0]);  
97.         return (0);  
98.     }  
99.     if ( strcmp(argv[1], "exec") != 0 ) {  
100.         /* 不考虑数字输入的容错了 */  
101.         generate_test_data(atoi(argv[1]));  
102.         return 0;  
103.     }  
104.   
105.     sbuff   = malloc(1024 * 1024 * 4 - 4);  
106.     rbuff   = malloc(256 * 1024 * 10 * 4);  /* 足够10000亿数据 */  
107.     rbuff_t = rbuff;  
108.     rbuff_n = 0;  
109.   
110. #ifdef INFO  
111.     s_0 = 0;  
112.     s_1 = 0;  
113.     s_2 = 0;  
114.     gettimeofday(&begin, NULL);  
115. #endif  
116.     while ( 0 != (n = read_input(STDIN_FILENO, sbuff, 1024 * 1024 * 4 - 4)) ) {  
117. #ifdef INFO  
118.     s_2 += n / 4;  
119. #endif  
120.         for ( j = (n / 4) / 2; j >= 0; j -- ) {  
121. #ifdef INFO  
122.     s_0 ++;  
123. #endif  
124.             max_heapify(sbuff, j);  
125.         }  
126.         for ( i = 0; i < 10; i ++ ) {  
127. #ifdef INFO  
128.     s_0 ++;  
129.     s_1 += 4;  
130. #endif  
131.             rbuff[rbuff_n]  = sbuff[0];  
132.             sbuff[0]        = sbuff[(n / 4) - 1 - i];  
133.             sbuff[(n / 4) - 1 - i]  = -1;  
134.             max_heapify(sbuff, 0);  
135.             rbuff_n ++;  
136.         }  
137.     }  
138.     for ( j = rbuff_n / 2; j >= 0; j -- ) {  
139. #ifdef INFO  
140.     s_0 ++;  
141. #endif  
142.         max_heapify(rbuff, j);  
143.     }  
144.     for ( i = 0; i < 10; i ++ ) {  
145. #ifdef INFO  
146.     s_0 ++;  
147.     s_1 += 4;  
148. #endif  
149.         printf("%d\n", rbuff[0]);  
150.         rbuff[0]    = rbuff[rbuff_n - i];  
151.         rbuff[rbuff_n - i]  = -1;  
152.         max_heapify(rbuff, 0);  
153.     }  
154. #ifdef INFO  
155.     gettimeofday(&end, NULL);  
156. #endif  
157.   
158. #ifdef INFO  
159.     fprintf(stderr, "总计[%d]个输入\n总计比较[%d]次\n总计写内存[%d]次\n总计耗时[%0.6fs]\n",   
160.         s_2, s_0, s_1, (end.tv_sec * 1000000 + end.tv_usec - begin.tv_sec * 1000000 - begin.tv_usec) / 1000000.0);  
161. #endif  
162.   
163.     return 0;  
164. }