如何从合并排序中得到 O(n log(n))？

Question

如何知道我是否在链表上的合并排序实现中使用了 O(nlog(n))。我应该输入什么到 O(nlog(n)) 才能知道我在什么时候执行合并排序。

public static LinkedListNode<T> MergeSortLL<T>(LinkedListNode<T> Head) where T : IComparable<T>
{

    if (Head?.Next == null)
    {
        return Head;
    }
    var middle = GetMiddle(Head);
    var half = middle.Next;
    middle.Next = null;

    Head = Merge(MergeSortLL(Head), MergeSortLL(half));
    return Head;
}

public static LinkedListNode<T> Merge<T>(LinkedListNode<T> Left, LinkedListNode<T> Right) where T : IComparable<T>
{

    var mHead = new LinkedListNode<T>(default(T));
    LinkedListNode<T> curr = mHead;

    while (Left != null && Right != null)
    {
        if (Left.Value.CompareTo(Right.Value) <= 0)
        {
            curr.Next = Left;
            Left = Left.Next;
        }
        else
        {
            curr.Next = Right;
            Right = Right.Next;
        }
        curr = curr.Next;
    }
    curr.Next = (Left == null) ? Right : Left;

    return mHead.Next;
}

public static LinkedListNode<T> GetMiddle<T>(LinkedListNode<T> Head) where T : IComparable<T>
{
    if (Head == null)
    {
        return Head;
    }

    LinkedListNode<T> slow, fast;
    slow = fast = Head;

    while (fast.Next?.Next != null)
    {
        slow = slow.Next;
        fast = fast.Next.Next;
    }
    return slow;
}

Answer 1

您可以做的是向您的排序方法添加一个计数器参数（引用），并在每次进入循环时递增它。然后将此计数器与您尝试排序的元素数量的复杂性进行比较（我们称该数量为 N）。然后你会看到你是在 O(NlogN) 中更多还是在 O(N²) 中更多。

例如，如果您尝试对 N =10 个元素进行排序时计数器为 30，如 10*log(10) = 23,02... 和 10² = 100 你会发现 O(NlogN) 比 O(N²) 更多。

Answer 2

请注意，已知此算法执行 O(N*log(N)) 比较。如果您想确认这一点（因为它已被证明），您可以放置一个计数器并在每次比较时递增它。

比如

public static int Comparisons;

public static LinkedListNode<T> Merge<T>(LinkedListNode<T> Left, LinkedListNode<T> Right) where T : IComparable<T>
{
    // ...
    Comparisons++;
    if (Left.Value.CompareTo(Right.Value) <= 0)
    // ...
}

并检查它

LinkedListNode<int> head = ...;
Comparisons = 0;
head = MergeSortLL(head);
Debug.Print(Comparisons);

但请注意，此算法也已知具有显着的隐藏成本（找到中间，即使使用 slow/fast 指针技术）。

如何从合并排序中得到 O(n log(n))？

How to get O(n log(n)) from merge sort?

c#

algorithm

sorting

mergesort