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TwoPhase,MultiwayMerge-Sort

姓名：

王慧洁（2121492）

翟红敏（2121）

卢琪（2121）

指导老师：

王洪亚

日期：

2012年10月20日

一、实验目的：

通过merge-sort算法的实现，掌握外存算法所基于的I/O模型与内存算法基于的RAM模型的区别；

理解不同的磁盘访问优化方法是如何提高数据访问性能的。

二、实验内容：

生成一个具有10,000,000个记录的文本文件，其中每个记录由100个字节组成。

实验只考虑记录的一个属性A，假定A为整数类型。

记录在block上封装时，采用non-spanned方式，即块上小于一个记录的空间不使用。

Block的大小可在自己的操作系统上查看，xp一般为4096bytes。

在内存分配50M字节的空间用于外部merge-sort。

要求设计和实现程序完成下列功能：

1．生成文本文件，其中属性A的值随机产生。

2．按照ppt中的方法对文本文件中的记录，按照属性A进行排序，其中在第二阶段的排序中每个子列表使用一个block大小的缓冲区缓冲数据。

3．按照教材cylinder-basedbuffers（1Mbytes）的方法，修改第二阶段的算法。

4．比较两种方法的时间性能，如果有更大的内存空间，算法性能还能提高多少？

三、实验分析：

一个具有10,000,000个记录的文本文件共计10,000,000*100B=1000MB,而内存只有50MB，50MB/4KB=50*1024KB/4KB=12800块，每块可以存放4*1024B/100B=40个记录，每块剩余96KB，内存一共可以存放12800*40=512000个记录，一共有10,000,000个记录。

所以要进行10,000,000/512000=19.53次，即20次排序，每次排序的记录数为10,000,000/20=500,000个记录。

因此此次实验需要将文本文件分成20个子文件。

分别对子文件分别进行内部排序。

最后对20个排好序的子文件进行归并排序，完成排序。

四、程序的设计思路：

1.生成一个具有10,000,000个记录的文本文件data.txt，其中每个记录由100个字节组成，其中只有一个整数类型属性A，剩余字节用0填充。

程序生成一个4个字节之内随机整数作为每条记录的属性，剩余字节用0填充。

记录写入data.txt文件中。

2.根据实验分析，将data.txt文件分为20个子文件，并且按照文件中每个记录的属性对各个子文件进行内部排序，最终形成20个有序的子文件data1.txt,data2,txt,…data20.txt。

3.对20个有序的子文件进行归并排序，最终形成一个有序的结果文件result.txt。

五、程序流程图：

FileGenerate：

Phase1:

Phase2:

六、实验结果及分析：

1.生成一个具有10,000,000个记录的文本文件data.txt。

2.将data.txt文件分为20个子文件，并且按照文件中每个记录的属性对各个子文件进行内部排序,最终形成20个有序的子文件data1.txt,data2.txt,…data20.txt。

第一阶段所用时间为2分22秒610毫秒。

所用时间为4分42秒656毫秒。

4.按照教材cylinder-basedbuffers（1Mbytes）的方法，修改第二阶段的算法所得结果：

可见，第二阶段排序所用时间为3分30秒656毫秒，比上次时间明显缩短。

如果有更大的内存空间，算法性能还能提高一些。

七、实验小结：

此次实验结果达到了实验目的和要求，通过此次实验，我真正理解了外部归并排序的处理过程，更好的理解了归并排序在大文件排序中的作用和性能。