快速就地排序的字节数组

Question

我遇到了一个小问题,无法找到满意的解决方案.有一个字节数组,我需要这些字节按高7位排序,同时保留低位的顺序.

所以原来它看起来像这样:

// sort buf[N] to tmp[N]
uint offs[128+1]; uint c,i,s;
for( i=0; i<128; i++ ) offs[i]=0;
for( i=0; i<l; i++ ) offs[buf[i]>>1]++;
for( i=0,s=0; i<128; i++ ) c=offs[i], offs[i]=s, s+=c; offs[i]=s;

byte* tmp = new byte[N];
for( i=0; i<N; i++ ) c=buf[i], tmp[offs[c>>1]++]=c; // sort

但是这些块足够大(目前为8M),我想使用多个线程,每个线程额外的8M是显而易见的.

所以我尝试使用一些简单的基数排序:

void radix( byte* buf, uint h, uint l, uint mask ) {
  uint p = (h+l)>>1, q = h; 
  uint i = offs[h], j = offs[l]-1; h = offs[p]; 
  if( (i<h) && (j>=h) ) {
    byte c = buf[i], d = buf[j];
    while( (i<h) && (j>=h) ) {
      while( (c&mask)==0 ) c = buf[++i]; // find value with bit 1
      while( (d&mask)!=0 ) d = buf[--j]; // find value with bit 0
      buf[i]=d; buf[j]=c; // swap 1-0 -> 0-1
      c = buf[++i]; d = buf[--j];
    }
    if( mask>=4 ) {
      radix( buf, q,p, mask>>1 );
      radix( buf, p,l, mask>>1 );
    }
  }
}

但它改变了这些低位的顺序,并且变得无法使用.

实际上一些更简单的方法,比如bubblesort,只是做我想要的,但它们要慢得多,速度也是一个问题.

因此,目前我通过临时缓冲区对较小的块进行排序,然后使用索引表按顺序访问部分排序的块:

struct tmpsort {

  enum{ blocksize = (1<<16)-1 };

  unsigned short ofs[(max_quants+blocksize-1)/blocksize][probN];

  tmpsort( byte* buf, uint f_len ) {
    uint i,j,k;
    uint freq[2*probN]; // prob freqs
    byte tmp[blocksize+1];

    for( k=0,j=0; k<f_len; k+=blocksize,j++ ) {
      uint l = Min(k+blocksize,f_len)-k;
      byte* p = &buf[k];

      // compute offsets of sorted chunks
      for( i=0; i<2*probN; i++ ) freq[i]=0;
      for( i=0; i<l; i++ ) freq[p[i]]++;
      for( i=0; i<probN; i++ ) freq[i+1]=freq[2*i+0]+freq[2*i+1]; // 1=0+1, 2=2+3, 3=4+5
      freq[0] = 0;
      for( i=0; i<probN; i++ ) freq[i+1]+=freq[i];
      for( i=0; i<probN; i++ ) ofs[j][i]=freq[i+1];

      // sort the block via tmp
      for( i=0; i<l; i++ ) { byte c=p[i]; tmp[freq[c>>1]++]=c; }
      for( i=0; i<l; i++ ) p[i]=tmp[i];
    }
  }

};

[...]

tmpsort ts( buf, f_len );
for( i=0; i<probN; i++ ) {
  for( k=0,j=0; k<f_len; k+=ts.blocksize,j++ ) {
    uint x = i>0 ? ts.ofs[j][i-1] : 0;
    for(; x<ts.ofs[j][i]; x++ ) putc( buf[k+x],g );
  }
}

但是tmp []和ofs []数组使用了太多的堆栈空间,并且它不是一个完整的排序,所以我一直想知道是否有一些简洁的解决方案.

这里有一个数据样本和我的实现:http: //nishi.dreamhosters.com/u/tmpsort_v0.rar

Answer 1

拥有额外的 64kB，您可以（正如您所注意到的）以压缩形式存储 512 kbit 块（减去一些固定数量的索引数据）（仅存储每个键的最低位）遍历大块并将它们转换为压缩形式-排序的形式，在整个数组的开头压缩它们。

现在将压缩形式合并为一个大的压缩形式（很容易释放 7M）。然后解压缩回排序数组。

这是 O(N)，尽管该常数看起来相当大，需要 3 次传递，其中涉及一些重要的位操作。