外部排序置换选择排序案例：C语言代码实现

外部排序是一种处理大规模数据的排序算法，它适用于数据量过大无法一次性全部加载到内存中的情况。置换选择排序是外部排序的一种算法，它通过多次内部排序和置换操作，将大规模数据逐步排序。\n\n以下是一个外部排序的置换选择排序的案例：\n\n假设有一个包含1000万个整数的文件，由于内存无法一次性加载这么大的数据，我们需要使用外部排序算法来对其进行排序。\n\n1. 将文件分割成多个小文件，每个小文件包含1000个整数。\n2. 将每个小文件加载到内存中进行内部排序，得到排序后的小文件。\n3. 从每个小文件中取出第一个元素，将它们放入一个大小为100的优先级队列（最小堆）中。\n4. 从优先级队列中取出最小的元素，将其写入一个新的输出文件中，并从对应的小文件中继续取出下一个元素放入优先级队列。\n5. 重复步骤4，直到所有小文件的元素都被处理完。\n6. 当输出文件达到1000个元素时，将其写入最终的排序结果文件中，并重置输出文件。\n7. 重复步骤4-6，直到所有元素都被处理完。\n8. 合并所有输出文件，得到最终的排序结果。\n\n下面是一个使用C语言编写的外部排序的置换选择排序的代码示例：\n\nc\n#include <stdio.h>\n#include <stdlib.h>\n\n#define MAX_NUMBERS 10000000\n#define CHUNK_SIZE 1000\n#define BUFFER_SIZE 100\n\n// 内部排序函数\nvoid internalSort(int* numbers, int size) {\n // 使用快速排序等算法对数组进行排序\n // ...\n}\n\n// 外部排序函数\nvoid externalSort() {\n // 打开输入文件和输出文件\n FILE* input = fopen("input.txt", "r");\n FILE* output = fopen("output.txt", "w");\n\n // 读取输入文件并分割成多个小文件\n int* buffer = (int*)malloc(CHUNK_SIZE * sizeof(int));\n int fileIndex = 0;\n while (!feof(input)) {\n // 读取CHUNK_SIZE个整数到缓冲区\n int count = fread(buffer, sizeof(int), CHUNK_SIZE, input);\n\n // 对缓冲区中的整数进行内部排序\n internalSort(buffer, count);\n\n // 将排序后的缓冲区写入一个新的小文件中\n char filename[20];\n sprintf(filename, "chunk%d.txt", fileIndex);\n FILE* chunk = fopen(filename, "w");\n fwrite(buffer, sizeof(int), count, chunk);\n fclose(chunk);\n\n fileIndex++;\n }\n fclose(input);\n free(buffer);\n\n // 创建优先级队列和输出缓冲区\n int* priorityQueue = (int*)malloc(BUFFER_SIZE * sizeof(int));\n int* outputBuffer = (int*)malloc(BUFFER_SIZE * sizeof(int));\n int outputSize = 0;\n\n // 打开所有小文件并初始化读取指针\n FILE** chunks = (FILE**)malloc(fileIndex * sizeof(FILE*));\n int* pointers = (int*)malloc(fileIndex * sizeof(int));\n for (int i = 0; i < fileIndex; i++) {\n char filename[20];\n sprintf(filename, "chunk%d.txt", i);\n chunks[i] = fopen(filename, "r");\n pointers[i] = 0;\n }\n\n // 选择排序并置换\n while (1) {\n // 清空优先级队列\n int queueSize = 0;\n\n // 从每个小文件中读取一个元素放入优先级队列中\n for (int i = 0; i < fileIndex; i++) {\n if (pointers[i] < CHUNK_SIZE) {\n fseek(chunks[i], pointers[i] * sizeof(int), SEEK_SET);\n fread(&(priorityQueue[queueSize]), sizeof(int), 1, chunks[i]);\n queueSize++;\n pointers[i]++;\n }\n }\n\n // 如果队列为空，则所有元素已经读取完毕，退出循环\n if (queueSize == 0) {\n break;\n }\n\n // 选择队列中的最小元素\n int minIndex = 0;\n for (int i = 1; i < queueSize; i++) {\n if (priorityQueue[i] < priorityQueue[minIndex]) {\n minIndex = i;\n }\n }\n\n // 将最小元素放入输出缓冲区\n outputBuffer[outputSize] = priorityQueue[minIndex];\n outputSize++;\n\n // 如果输出缓冲区已满，则将缓冲区写入输出文件\n if (outputSize == BUFFER_SIZE) {\n fwrite(outputBuffer, sizeof(int), BUFFER_SIZE, output);\n outputSize = 0;\n }\n }\n\n // 将剩余的输出缓冲区写入输出文件\n if (outputSize > 0) {\n fwrite(outputBuffer, sizeof(int), outputSize, output);\n }\n\n // 关闭文件和释放内存\n fclose(output);\n for (int i = 0; i < fileIndex; i++) {\n fclose(chunks[i]);\n char filename[20];\n sprintf(filename, "chunk%d.txt", i);\n remove(filename);\n }\n free(priorityQueue);\n free(outputBuffer);\n free(chunks);\n free(pointers);\n}\n\nint main() {\n externalSort();\n return 0;\n}\n\n\n请注意，以上代码仅为示例代码，实际应用中可能需要根据具体情况进行修改和优化。在实际使用时，还需要考虑处理异常情况、内存管理、文件打开关闭等方面的问题。