适合并行处理的排序算法有哪些

Z, ZLW 1731

适合并行处理的排序算法:一、快速排序;二、合并排序;三、双调排序。其中,快速排序可以轻松并行化,因为它具有分而治之的特性.单个就地分区操作难以并行化,但是一旦划分,列表的不同部分可以并行排序。

一、快速排序

快速排序可以轻松并行化,因为它具有分而治之的特性.单个就地分区操作难以并行化,但是一旦划分,列表的不同部分可以并行排序。

快速排序算法通过多次比较和交换来实现排序,其排序流程如下:

  1. 首先设定一个分界值,通过该分界值将数组分成左右两部分。
  2. 将大于或等于分界值的数据集中到数组右边,小于分界值的数据集中到数组的左边。此时,左边部分中各元素都小于分界值,而右边部分中各元素都大于或等于分界值。
  3. 然后,左边和右边的数据可以独立排序。对于左侧的数组数据,又可以取一个分界值,将该部分数据分成左右两部分,同样在左边放置较小值,右边放置较大值。右侧的数组数据也可以做类似处理。
  4. 重复上述过程,可以看出,这是一个递归定义。通过递归将左侧部分排好序后,再递归排好右侧部分的顺序。当左、右两个部分各数据排序完成后,整个数组的排序也就完成了。

二、合并排序

合并排序是建立在归并操作上的一种有效的排序算法。该算法是采用分治法(Divide and Conquer)的一个非常典型的应用。合并排序法是将两个(或两个以上)有序表合并成一个新的有序表,即把待排序序列分为若干个子序列,每个子序列是有序的。然后再把有序子序列合并为整体有序序列。将已有序的子序列合并,得到完全有序的序列;即先使每个子序列有序,再使子序列段间有序。若将两个有序表合并成一个有序表,称为2-路归并。合并排序也叫归并排序。

三、双调排序

双调排序(bitonic sort)属于排序网络(Sorting Network)的一种。相较于传统的排序算法,排序网络真正的研究价值在于,假如有机器可以同时处理多个比较器,排序的速度将大幅度提高。简单来说,它是一种可以并行计算的排序算法。

双调归并网络是基于Batcher定理而构建的。Batcher定理是说将任意一个长为2n的双调序列A分为等长的两半X和Y,将X中的元素与Y中的元素一一按原序比较,即a[i]与ai+n比较,将较大者放入MAX序列,较小者放入MIN序列。则得到的MAX和MIN序列仍然是双调序列,并且MAX序列中的任意一个元素不小于MIN序列中的任意一个元素。

根据这个原理,我们可以将一个输入的n元素双调序列首先通过洗牌比较操作得到一个MAX序列和一个MIN序列,然后通过两个n/2阶双调归并器处理就可以得到一个有序序列。

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