《编程珠玑(第2版•修订版)》—第1章1.4节实现概要

1.4 实现概要
由是观之,应该用位图或位向量表示集合。可用一个20位长的字符串来表示一个所有元素都小于20的简单的非负整数集合。例如,可以用如下字符串来表示集合{1, 2, 3, 5, 8, 13}:

0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
代表集合中数值的位都置为1,其他所有的位都置为0。

在我们的实际问题中,每个7位十进制整数表示一个小于1 000万的整数。我们使用一个具有1 000万个位的字符串来表示这个文件,其中,当且仅当整数i在文件中存在时,第i位为1。(那个程序员后来找到了200万个稀疏位,习题5研究了最大存储空间严格限制为1 MB的情况。)这种表示利用了该问题的三个在排序问题中不常见的属性:输入数据限制在相对较小的范围内;数据没有重复;而且对于每条记录而言,除了单一整数外,没有任何其他关联数据。

若给定表示文件中整数集合的位图数据结构,则可以分三个自然阶段来编写程序。第一阶段将所有的位都置为0,从而将集合初始化为空。第二阶段通过读入文件中的每个整数来建立集合,将每个对应的位都置为1。第三阶段检验每一位,如果该位为1,就输出对应的整数,由此产生有序的输出文件。令n为位向量中的位数(在本例中为10 000 000),程序可以使用伪代码表示如下:

/ phase 1: initialize set to empty /
    for i = [0, n)
        bit[i] = 0
/ phase 2: insert present elements into the set /
    for each i in the input file
        bit[i] = 1
/ phase 3: write sorted output /
    for i = [0, n)
        if bit[i] == 1
            write i on the output file

(回想在前言中所提到的,for i=[0, n)表示在从0至n-1的范围内对i进行迭代。)

这个实现概要已经足以解决那个程序员的问题了。习题2、习题5和习题7描述了他会遇到的一些实现细节。

时间: 2024-11-05 19:39:18

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