Javaのマージソートプログラム：マージソートとクイックソートの違い
公開: 2021-05-25目次
JAVAのマージソートプログラムの紹介
名前が示すように、JAVAのマージソートプログラムはソートアルゴリズムです。 これは、JAVAの分割統治アルゴリズムとして古典的に概念化されています。 Javaのマージソートプログラムは、入力配列を、直接解決できるほど単純になるまで、入力配列をその構成要素である2つ以上のサブ問題に再帰的に分解することによって機能します。
構成要素のサブ問題は、親の問題と類似しているか、ある程度関連している可能性があります。 次に、各サブ問題の個々の解決策を組み合わせて、元の親問題の解決策を実現します。
Javaのマージソートプログラムはどのように機能しますか？
前に繰り返したように、JAVAのマージソートプログラムは分割統治アルゴリズムです。 これは安定した並べ替えです。つまり、配列要素は、並べ替えプロセス全体を通じて、相互に元の位置を維持します。
- 分ける： このステップでは、入力配列が2つの構成要素の半分に分割されます。 このステップは、さらに分割するハーフアレイがなくなるまで、結果のすべてのハーフアレイに対して継続的に繰り返されます。
- 征服：このステップでは、分割された配列が下から上に並べ替えられてマージされ、最終的に並べ替えられた配列に到達します。
Javaでのクイックソートとマージソートプログラムの違い
機能的には似ていますが、JAVAのクイックソートとマージソートの根本的な違いに適切な重点を置く必要があります。
- メカニズム：クイックソートは内部のインプレースソートアルゴリズムですが、マージソートは外部のアウトオブプレースソートアルゴリズムです。 クイックソートでは、要素はピボットと呼ばれる重要な要素に基づいて並べ替えられます。 ピボットは通常、入力配列の中央の値です。 ピボットよりも値が小さい要素はピボットの左側にプッシュされ、値が大きい要素はピボットの右側にプッシュされます。 ここでは、左側を左側のパーティション、右側を右側のパーティションと呼びます。 逆に、マージソートは、1つの要素だけが残るまで、配列を2つのサブ配列（n / 2）に繰り返し分割します。 次に、サブ配列を組み合わせて、ソートされた配列を形成します。
- アプリケーション：クイックソートは小さな配列に適していますが、マージソートはサイズに関係なく任意の配列で機能します。
- 速度：クイックソートの場合、データセットが小さいほど、アルゴリズムは高速になります。 一方、マージソートは、すべてのデータセットに対して一貫した速度で動作します。
- スペース要件とメモリ使用量：前述のように、マージソートは外部のアウトオブプレースソートアルゴリズムです。 その空間の複雑さはO（n）です。 したがって、補助配列をソートするには、（O（n））の追加ストレージが必要です。
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JAVAにおけるマージソートプログラムの時間計算量分析
JAVAのマージソートプログラムの時間計算量はO（n * log n）です。 二分探索によると、すべてのステップで数値が半分に分割されるときはいつでも、対数関数「logn」で表すことができます。 ステップ数（最大）は、logn+1で表すことができます。 サブ配列の中央はO（1）です。
したがって、サブアレイをマージするには、O（n）の実行時間が必要になります。 したがって、JAVAのマージソートプログラムの合計時間はn（log n +1）になります。 マージソートは常に2つの半分をマージするのに線形時間を要するため、これは3つのケースすべて（最悪、平均、および最良）でO（n * log n）の時間計算量に相当します。
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まとめ
人間のソートされたデータが論理的に健全で理解しやすいのと同じように、ソートされた配列はコンピューターが操作しやすいように管理しやすくなっています。 これは、JAVAのマージソートプログラムが有利であることが証明されている場所です。 これは、効率的で汎用的な比較ベースのソートアルゴリズムです。
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プログラミングでのソートとは何ですか？
並べ替えは、オブジェクトを特定の順序で並べる手法です。 これは通常、管理しやすくするため、またはアクセスしやすくするために行われます。 コンピュータサイエンスでは、データ構造の並べ替えアルゴリズムがあります。 これらのソートアルゴリズムは、2つのカテゴリに分類できます。 1つは比較ベースのソートアルゴリズムで、もう1つは挿入ベースのソートアルゴリズムです。 比較ベースのソートアルゴリズムでは、要素を別の要素と比較して、それらの間で共通する唯一のキーである一致するソートキーを見つけます。 挿入ベースの並べ替えアルゴリズムでは、新しい要素が配列の先頭に追加され、最後に配置された要素が最初にシフトされます。
プログラミングにおけるソートアルゴリズムのタイプは何ですか？
ソートアルゴリズムは、主に3つのタイプに分類されます。順次ソート、並列ソート、パーティションソートです。 順次ソートは最も理解しやすいものです。 頭の中で並べ替えるときに使うものです。 すべてが最小から最大にソートされます。 最も一般的な順次ソートアルゴリズムは、挿入ソート、バブルソート、クイックソート、およびマージソートです。 これらの並べ替えアルゴリズムはすべて、簡単に並列化できます。 並列ソートの場合、各タスクは前のタスクの結果に依存します。 したがって、出力の順序は保証されません。 使用される2つの並列ソートアルゴリズムは、トポロジカルソートとボトムアップマージソートです。 分割ソートアルゴリズムは、各サブ配列を個別にソートできるように、入力配列をパーティション化しようとします。 パーティショニングソートアルゴリズムには、バイナリサーチ、チェーン、ヒープソート、および基数ソートが含まれます。
マージソートとクイックソートの違いは何ですか？
マージソートは分割統治アルゴリズムです。 ピボットアイテムに基づいてリストを2つのパーティションに分割し、各パーティションを再帰的に並べ替えてから、出力をマージします。 マージステップは、並列マージソートで実行できます。 クイックソートはO（nlogn）ソートアルゴリズムです。 これははるかに単純なアルゴリズムですが、毎回ランダムな配列要素を中心にピボットする必要があります。