Merge Sort Program em Java: Diferença entre Merge Sort e Quicksort
Publicados: 2021-05-25Índice
Introdução ao programa Merge Sort em JAVA
Como o nome sugere, o programa de classificação por mesclagem em JAVA é um algoritmo de classificação. Foi classicamente conceituado como o algoritmo de divisão e conquista em JAVA. O programa de ordenação por mesclagem em Java funciona decompondo recursivamente uma matriz de entrada em dois ou mais de seus subproblemas constituintes até que sejam simples o suficiente para serem resolvidos diretamente.
Os subproblemas constituintes podem ser semelhantes ou um pouco relacionados ao problema pai. As soluções individuais para cada subproblema são então combinadas para obter a solução para o problema pai original.
Como funciona o programa Merge Sort em Java?
Conforme iterado anteriormente, o programa de classificação por mesclagem em JAVA é um algoritmo de divisão e conquista. É uma classificação estável, o que significa que os elementos da matriz mantêm suas posições originais em relação uns aos outros durante todo o processo de classificação.
- Dividir: Nesta etapa, uma matriz de entrada é dividida em suas duas metades constituintes. Esta etapa é repetida continuamente para todas as meias matrizes resultantes até que não haja mais meias matrizes para dividir mais.
- Conquistar: Nesta etapa, as matrizes divididas são classificadas e mescladas de baixo para cima para chegar à matriz classificada final.
Diferença entre Quicksort e Merge Sort Program em Java
Embora funcionalmente semelhante, a ênfase pertinente deve ser colocada na diferença fundamental entre quicksort e mergesort em JAVA.
- Mecanismo : Quicksort é um algoritmo de ordenação interno, no local, enquanto mergesort é um algoritmo de ordenação externo, fora do local. No quicksort, os elementos são classificados com base em um elemento-chave conhecido como pivô. O pivô é geralmente o valor do meio em uma matriz de entrada. Elementos com valor menor que o pivô são empurrados para o lado esquerdo do pivô, enquanto elementos com valor maior para o lado direito do pivô. Aqui, o lado esquerdo é referido como a partição esquerda e o lado direito é referido como a partição direita. Contrariamente, mergesort divide um array em dois sub-arrays (n/2) repetidamente até que apenas um elemento seja deixado. Em seguida, combina as sub-matrizes para formar a matriz classificada.
- Aplicação: Enquanto o quicksort é adequado para arrays pequenos, o mergesort funciona com qualquer array, independente de seu tamanho.
- Velocidade : No caso do quicksort, quanto menor o conjunto de dados, mais rápido o algoritmo. O Mergesort, por outro lado, funciona a uma velocidade consistente para todos os conjuntos de dados.
- Requisito de espaço e uso de memória: Como mencionado anteriormente, o mergesort é um algoritmo de classificação externo e fora do local. Sua complexidade de espaço é O(n). Portanto, requer um armazenamento adicional de (O(n)) para ordenar o array auxiliar.
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Análise de complexidade de tempo do programa Merge Sort em JAVA
O programa de classificação por mesclagem em JAVA tem uma complexidade de tempo de O (n*log n). De acordo com a Binary Search, sempre que um número é dividido pela metade em cada passo, ele pode ser representado pela função logarítmica 'log n'. O número de passos (no máximo) pode ser representado por log n +1. O meio de qualquer sub-matriz é O (1).
Assim, para mesclar os submatrizes, será necessário um tempo de execução de O(n). Assim, o tempo total para o programa de ordenação por mesclagem em JAVA se torna n (log n +1). Isso equivale a uma complexidade de tempo de O (n*log n) em todos os três casos (pior, médio e melhor), pois a ordenação por mesclagem sempre leva tempo linear para mesclar duas metades.
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Resumindo
Assim como os dados classificados para humanos são logicamente sólidos e fáceis de compreender, os arrays classificados são mais gerenciáveis para os computadores trabalharem. É aqui que o programa de classificação de mesclagem em JAVA se mostra vantajoso. É um algoritmo de ordenação eficiente, de propósito geral e baseado em comparação.
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O que é ordenação na programação?
A classificação é a técnica de colocar objetos em uma ordem específica. Isso geralmente é feito para torná-los mais gerenciáveis ou para facilitar o acesso. Na ciência da computação, temos algoritmos de classificação para estruturas de dados. Esses algoritmos de classificação podem ser divididos em duas categorias. Um deles são os algoritmos de ordenação baseados em comparação e o outro são os algoritmos de ordenação baseados em inserção. Em algoritmos de ordenação baseados em comparação, um elemento é comparado com outro elemento para encontrar a chave de ordenação correspondente, que é a única chave comum entre eles. Em algoritmos de ordenação baseados em inserção, o novo elemento é adicionado à frente de uma matriz e o elemento colocado no final é deslocado para o início.
Quais são os tipos de algoritmos de ordenação em programação?
Os algoritmos de ordenação são classificados principalmente em 3 tipos: ordenação sequencial, ordenação paralela e ordenação por particionamento. A classificação sequencial é mais fácil de entender. É aquele que usamos quando estamos classificando em nossa cabeça. Tudo é classificado do menor para o maior. Os algoritmos de ordenação sequencial mais comuns são ordenação por inserção, ordenação por bolhas, ordenação rápida e ordenação por intercalação. Todos esses algoritmos de ordenação podem ser facilmente paralelizados. No caso de ordenação paralela, cada uma das tarefas depende do resultado da tarefa anterior. Portanto, a ordem da saída não é garantida. Dois algoritmos de ordenação paralela que são usados são ordenação topológica e mergesort de baixo para cima. Os algoritmos de classificação de particionamento tentam particionar o array de entrada para que cada subarray possa ser classificado individualmente. Os algoritmos de classificação de particionamento incluem pesquisa binária, encadeamento, classificação de heap e classificação de base.
Quais são as diferenças entre a classificação por mesclagem e a classificação rápida?
Merge sort é um algoritmo de divisão e conquista. Ele divide uma lista em duas partições com base em algum item pivô, classifica recursivamente cada uma das partições e, em seguida, mescla a saída. A etapa de mesclagem pode ser feita com uma classificação de mesclagem paralela. A ordenação rápida é um algoritmo de ordenação O(nlogn). É um algoritmo muito mais simples, mas deve girar em um elemento aleatório da matriz a cada vez.