插入和合并排序算法-异常计时结果

Question

我正在尝试获取Java中两种排序算法（插入和合并排序）的运行时。 该程序会在433个单词的未排序ArrayList上多次运行两种排序，并存储100、200、300、400和100的耗用时间 将要排序的433个单词（整个数组），然后打印出每个单词的平均时间。

我相信我的代码还可以。但是，我遇到了一个奇怪的异常，我想知道是否有人可以帮助我理解。

这是同时执行两种排序一次的结果：

以下是两种排序 10,000次执行的结果：

运行一次结果如预期的那样，即插入排序对于较少数量的元素排序更快，而合并排序对于较高数量和整个数组而言更快。

但是，当运行10,000次时，平均计时却遥遥无期，对于所有排序的元素，插入排序都快得多。

好像插入排序随着每次迭代而加快，这怎么可能？

排序算法和用于运行所述排序算法多次迭代的方法的代码-在下面的注释中

感谢您提供的任何帮助。

Answer 1

这些算法的时间复杂度众所周知： O（N ² ）用于插入排序， O（N.log（N））用于合并排序。

以下是您意外观察的可能原因：

• 400个字符串的数据集不是很大，实现的质量可能比算法的复杂性更为重要。

• 您的插入排序实现效率不是很高，但至少可以在原地运行，因此有效时间复杂度为 O（N ² ）。但是，您应该删除执行每100个元素的度量代码，而这些代码的复杂度却不高。

• 您的合并排序实现效率很低：您为每个拆分和合并阶段一次分配多个动态数组一个元素。这非常耗时，并且会导致大量对象被分配并几乎立即悬空，以使垃圾收集器能够回收大量资源。

• 如果时序很有意义，那么一次合并排序的调用可能比插入排序的性能更好，但是许多调用可能会触发垃圾回收器，但会产生大量开销，尽管您的时序并未显示出这种情况的证据。 ，可能是因为10000次迭代是不够的。

• 真正的解释实际上很简单：由于插入排序实现对数据集进行了排序，因此已经为每个后续调用进行了排序，这是线性复杂度插入排序的最佳情况。

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您应该对初始数据集的副本进行排序，以获得更有意义的基准。并且还寻找一种更好的合并排序实现，该实现使用单个临时数组并对元素进行排序，并在事先知道大小的情况下避免使用动态数组。