46006 (Сортировка)
Описание файла
Документ из архива "Сортировка", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "информатика" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "рефераты, доклады и презентации", в предмете "информатика, программирование" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "46006"
Текст из документа "46006"
1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ПО ПРОГРАММИРОВАНИЮ УЧЕНИКА 10д КЛАССА ШКОЛЫ N57
АХМАНОВА СЕРГЕЯ ПО ТЕМЕ "СОРТИРОВКИ".
2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.
Дан файл, содержащий числа типа longint, расположенные в произвольном порядке. Требуется расположить эти числа по возрастанию, используя не более 40 килобайт оперативной памяти и дискового пространства не более чем в два раза больше исходного файла.
3. АЛГОРИТМ (метод решения).
Сначала исходный файл разбивается на куски по 10000 чисел, каждый кусок сортируется в памяти и записывается в один из двух временных файлов, причем так, что количество кусков в этих файлах отличается не более чем на 1(далее - первоначальная сортировка).
Затем, несколько раз выполняется операция "склеивание"(одно выполнение операции "склеивание" мы будем незывать "шаг"), т.е два исходных файла, в которых находились отсортированные куски копируются в два других файла, при этом из двух кусков, находящихся в разных файлах и имеющих одинаковые номера создается один отсортированный кусок. Этот кусок записывается в первый выходной файл если исходные куски имели нечетные номера и во второй, если исходные куски имели четные номера.
4. ВНУТРЕННЯЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ ПРОГРАММЫ.
При написании программы использовалась среда Borland Pascal 7.0 и встроенный компилятор.
Для ускоренного обмена с диском применялся блоковый ввод-вывод, т.е информация читается и записывается целыми кластерами. Для осуществления этого способа ввода-вывода был написан модуль(Files), с помощью которого ввод-вывод внешне не отличается от обычного.
Схема программы предельно проста: сначала выполняется первоначльная сортировка(процедура firstsort), затем вызываем склеивание(процедура ftrans(in1, in2, out1, out2: workfile);), где пары файлов все время меняются и после каждого запуска процедуры проверяется условие выхода.
Процедура ftrans открывает все файлы, затем выполняет несколько раз процедуру слива одного куска(onestep) и закрывает файлы.
5. КОММЕНТИРОВАННЫЙ ТЕКСТ ПРОГРАММЫ.
Модуль Files.
Сдесь переписаны все процедуры и функции необходимые для работы с файлами, работающие с блоками. Работа с ними осуществляется также как и с обычными процедурами модуля System.
unit Files;
interface
const typesize=4;
const bufsize = 2048;
type using=longint;
type buffer = array[1..bufsize] of using;
type pbuffer = ^buffer;
type filemode = (fread, fwrite, closed);
type tfile = record
buf: pbuffer;
mode: filemode;
f: file;
count, leng: integer;
end;
procedure fAssign(var w: tfile; name: string);
procedure fReWrite(var w: tfile);
procedure fReset(var w: tfile);
procedure fPut(var w: tfile; d: using);
procedure fGet(var w: tfile; var d: using);
procedure fClose(var w: tfile);
function fEof(var w: tfile): boolean;
implementation
procedure fAssign(var w: tfile; name: string);
begin
Assign(w.f, name); w.mode:=closed;
end;
procedure fReWrite(var w: tfile); begin
if w.mode=closed then
begin
ReWrite(w.f, typesize); new(w.buf); w.count:=0; w.leng:=0; w.mode:=fwrite;
end;
end;
procedure fReset(var w: tfile); begin
if w.mode=closed then
begin
Reset(w.f, typesize); new(w.buf);
BlockRead(w.f, w.buf^, bufsize, w.leng); w.count:=1;
w.mode:=fread;
end;
end;
procedure fPut(var w: tfile; d: using);
begin
if w.mode=fwrite then
begin
w.count:=w.count+1;
w.buf^[w.count]:=d;
if w.count=bufsize then
begin
BlockWrite(w.f, w.buf^, w.count); w.count:=0;
end;
end;
end;
procedure fGet(var w: tfile; var d: using); begin
if (w.mode=fread) then
begin
d:=w.buf^[w.count];
if w.leng=w.count then
begin
BlockRead(w.f, w.buf^, bufsize, w.leng); w.count:=1;
end else w.count:=w.count+1;
end;
end;
procedure fClose(var w: tfile);
begin
if w.mode=fwrite then BlockWrite(w.f, w.buf^, w.count); dispose(w.buf);
w.mode:=closed;
Close(w.f); end;
function fEof(var w: tfile): boolean;
begin
if (w.mode=fread) and (w.leng=0) then fEof:=true
else fEof:=false;
end;
begin
end.
конец files.pas
----------------------------------------------------------------------------
Файл sort.pas - сортировка в памяти.
var k: integer;
function SwapTops(no: integer): integer;
var t: longint;
begin
if (memo^[2*no+1]>memo^[2*no]) then
begin
t:=memo^[no];
memo^[no]:=memo^[2*no+1];
memo^[2*no+1]:=t;
SwapTops:=2*no+1; end else begin
t:=memo^[no];
memo^[no]:=memo^[2*no];
memo^[2*no]:=t;
SwapTops:=2*no; end;
end;
procedure SwapHalf(no: integer);
var t: longint;
begin
if memo^[no] begin t:=memo^[no]; memo^[no]:=memo^[2*no]; memo^[2*no]:=t; end; end; function Reg(no: integer): boolean; begin if (2*no)>k then Reg:=true else if (2*no+1)>k then begin SwapHalf(no); Reg:=true; end else if (memo^[2*no]<=memo^[no]) and (memo^[2*no+1]<=memo^[no]) then Reg:=true else Reg:=false; end; procedure HalfReg(no: integer); var next: integer; begin next:=no; while (not Reg(next)) do next:=SwapTops(next); end; procedure RegTree; var i: integer; begin for i:=k downto 1 do HalfReg(i); end; procedure SwapLeaves(l1, l2: integer); var t: longint; begin t:=memo^[l1]; memo^[l1]:=memo^[l2]; memo^[l2]:=t; end; procedure SortMemo(len: integer); begin k:=len; RegTree; for k:=len-1 downto 1 do begin SwapLeaves(1, k+1); HalfReg(1); end; end; конец sort.pas ---------------------------------------------------------------------------- Основная пограмма uses Dos, FilesПодключение модуля, осуществляющего ввод-вывод.; const memlen=10000;Размер памяти, разрешенной для использования type tmemo = array[0 .. memlen] of longint; type pmemo = ^ tmemo;Тип-указатель на основной массив, используемый программой var memo : pmemo; $I sort.pas Подключение файла, содержащего процедуру сортировки массива за время n*(log n), не используя дополнительной памяти(сортировка деревом). type workfile = record mainосновной файл, infфайл, содержащий длины отсортированных кусков: tfile; end;tfile - тип, определенный в unit Files, который заменяет файловые типы var t1, t2, t3, t4, dest, seur: workfile; временные файлы входной и выходной файл Инициализация procedure Init; var tmp: string; begin tmp:=getenv('TEMP'); fAssign(t1.main, tmp+'\~fsort-1.tmp'); fAssign(t2.main, tmp+'\~fsort-2.tmp'); fAssign(t3.main, tmp+'\~fsort-3.tmp'); fAssign(t4.main, tmp+'\~fsort-4.tmp'); fAssign(t1.inf, tmp+'\~finf-1.tmp'); fAssign(t2.inf, tmp+'\~finf-2.tmp'); fAssign(t3.inf, tmp+'\~finf-3.tmp'); fAssign(t4.inf, tmp+'\~finf-4.tmp'); fAssign(seur.main,ParamStr(1)); fAssign(dest.main,ParamStr(2)); end; Первоначальная сортировка procedure firstsort(var inp, out1, out2: workfile); var i, k: longint; begin fReset(inp.main); fRewrite(out1.main); fRewrite(out2.main); fRewrite(out1.inf); fRewrite(out2.inf); new(memo); repeat for i:=1 to memlen do if fEof(inp.main) then begin i:=i-1; break end else fGet(inp.main, memo^[i]); k:=i; sortmemo(k); for i:=1 to k do fPut(out1.main, memo^[i]); fPut(out1.inf, k); if k=memlen then begin for i:=1 to memlen do if fEof(inp.main) then begin i:=i-1; break; end else fGet(inp.main, memo^[i]); k:=i; sortmemo(k); for i:=1 to k do fPut(out2.main, memo^[i]); fPut(out2.inf, k); end; until fEof(inp.main); dispose(memo); fClose(inp.main); fClose(out1.main); fClose(out2.main); fClose(out1.inf); fClose(out2.inf); end; Процедура, копирующая заданное количество эл-тов из одного файла в другой. Используется при сливании для копирования оставшейся части куска(если другой кусок иссяк). procedure Copy(var inp, out: workfile; c0: longint); var c, n: longint; Done: boolean; begin for c:=c0 downto 1 do begin fGet(inp.main, n); fPut(out.main, n); end; end; Сливает два очередных куска из файлов in1 и in2 и записывает в out. procedure onestep(var in1, in2, out: workfile; c01, c02: longint); var n1, n2, c1, c2, c: longint; Done: boolean; begin Done:=false; c1:=c01-1; c2:=c02-1; c:=0; fGet(in1.main, n1); fGet(in2.main, n2); repeat if n1 fPut(out.main, n1); c:=c+1; if c1=0 then begin fPut(out.main, n2); c:=c+1; Copy(in2, out, c2); c:=c+c2; Done:=true; end else begin fGet(in1.main, n1); c1:=c1-1; end; end else begin fPut(out.main, n2); c:=c+1; if c2=0 then begin fPut(out.main, n1); c:=c+1; Copy(in1, out, c1); c:=c+c1; Done:=true; end else begin fGet(in2.main, n2); c2:=c2-1; end; end; until Done; end; Процедура осуществляет один шаг(т.е. копирует файлы in1 и in2 в out1 и out2, при этом склеивая куски) procedure ftrans(var in1,in2,out1,out2: workfile); var c1, c2, c: longint; begin fReset(in1.main); fReset(in2.main); fReset(in1.inf); fReset(in2.inf); fRewrite(out1.main); fRewrite(out2.main); fRewrite(out1.inf); fRewrite(out2.inf); while (not fEof(in1.inf)) and (not fEof(in2.inf)) do begin fGet(in1.inf, c1); fGet(in2.inf, c2); onestep(in1, in2, out1, c1, c2); c:=c1+c2; fPut(out1.inf, c); if (not fEof(in1.inf)) and (not fEof(in2.inf)) then begin fGet(in1.inf, c1); fGet(in2.inf, c2); onestep(in1, in2, out2, c1, c2); c:=c1+c2; fPut(out2.inf, c); end; end; if fEof(in1.inf) xor fEof(in2.inf) then if fEof(in1.inf) then begin fGet(in2.inf, c2); Copy(in2, out2, c2); fPut(out2.inf, c2); end else if fEof(in2.inf) then begin fGet(in1.inf, c1); Copy(in1, out2, c1); fPut(out2.inf, c1); end; fClose(in1.main); fClose(in2.main); fClose(in1.inf); fClose(in2.inf); fClose(out1.main); fClose(out2.main); fClose(out1.inf); fClose(out2.inf); end; Копирование файла f1 в f2.(Используется при завершении работы для копирования конечного файла из временной директории в указанную). procedure FCopy(f1, f2: tfile); var t: longint; begin write('копирование'); fRewrite(f2); fReset(f1); while (not fEof(f1)) do begin fGet(f1, t); fPut(f2, t); end; fClose(f1); fClose(f2); end; Принимает значение True, если файл отсортирован и больше не надо склеивать. (Условие выхода) function Fin: boolean; begin fReset(t2.main); fReset(t4.main); if fEof(t2.main) then begin Fin:=true; FCopy(t1.main, dest.main); end else if fEof(t4.main) then begin Fin:=true; FCopy(t3.main, dest.main); end else Fin:=false; fClose(t2.main); fClose(t4.main); end; begin writeln; if ParamCount<2 then begin writeln('Слишком мало параметров.'); Exit; end; write('Инициализация...'); Init; writeln('готово'); write('Первоначальная сортировка...'); firstsort(seur, t1, t2); writeln('готово'); ReWrite(dest.main.f); Close(dest.main.f); writeln('Склеивание:'); repeat ftrans(t1, t2, t3, t4); writeln('шаг'); if (not Fin) then begin ftrans(t3, t4, t1, t2); writeln('шаг'); end; until Fin; writeln('готово'); end. ---------------------------------------------------------------------------- 6. ВНЕШНЯЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ. Для корректной работы программы необходим компьютер AT286, 40K свободной conventional памяти, операционная система MS-DOS 3.0 или более поздняя версия. Возможны версии программы, использующие меньше памяти, процессоры слабее 286 и т.д. Программа использует место на диске вдвое большее исходного файла(не считаяя сам файл). 7. РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ. При запуске программы обязательно должна быть определена переменная среды TEMP! Формат запуска программы: f_sort[.exe] Программа не задает ни каких вопросов, что сильно упрощает работу с ней. Результат работы можно поверить с помощью прилагаемой утилиты f_check, создать случайный исходный файл - с промощью f_make. Причинами ошибок могут служить не соответствие системы требованиям, изложенным в п. 6, недостаточное место на диске, размер(в байтах) исходного файла не кратен 4. В данном отчете описывается самая эфективная версия этой программы, но существуют версии, не использующие ввод-вывод блоками, требующие меньше ресурсов системы. 8. ОПИСАНИЕ ТЕСТОВ. Программма тестировалась неодноктатно, на входе использовались, в основном, файлы из случайных чисел различной длины. На выходе были получены файлы тойже длины, не содержащие ошибок, т.е. числа в этох файлах оказались в порядке не строгого возрастания. Содержимое этих файлов полностью совпало с разультатами работы других программ сортировки на тех же входных файлах, что сильно снижает вероятность дифектов программы. При тестировании использовались операционные системы MS-DOS 6.22, Windows`95, компьютеры PC AT 486DX4-100, 486SX-25, работающие с локальным винчестером, робочие станции 486DX-40, 386SX, работающие в сети Novell. Результаты тестирования(на файле размером 4M) занесены в таблицу: компьютер работа в сети время работы 486DX4-100 нет 3 мин. 486SX-25 нет 7 мин. 486DX-40 да 386SX да