外存文件的排序操作 C语言

下面是一个基于C语言实现的外存文件排序的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define BUF_SIZE 1000000  // 缓冲区大小
#define MAX_SIZE 10000000 // 文件最大大小

// 定义缓冲区结构体
typedef struct {
    int *data;
    int size;
} Buffer;

// 读取文件到缓冲区
Buffer *read_file(FILE *fp) {
    Buffer *buf = (Buffer *)malloc(sizeof(Buffer));
    buf->data = (int *)malloc(BUF_SIZE * sizeof(int));
    buf->size = 0;
    while (!feof(fp) && buf->size < BUF_SIZE) {
        fscanf(fp, "%d", &(buf->data[buf->size]));
        buf->size++;
    }
    return buf;
}

// 将缓冲区写入文件
void write_file(FILE *fp, Buffer *buf) {
    int i;
    for (i = 0; i < buf->size; i++) {
        fprintf(fp, "%d ", buf->data[i]);
    }
}

// 归并排序
void merge_sort(FILE *fp1, FILE *fp2, int n) {
    int i, j, k;
    for (i = 0; i < n; i++) {
        // 读取两个文件到缓冲区
        Buffer *buf1 = read_file(fp1);
        Buffer *buf2 = read_file(fp2);
        // 将两个缓冲区进行归并排序
        int *tmp = (int *)malloc((buf1->size + buf2->size) * sizeof(int));
        j = k = 0;
        while (j < buf1->size && k < buf2->size) {
            if (buf1->data[j] < buf2->data[k]) {
                tmp[j + k] = buf1->data[j];
                j++;
            } else {
                tmp[j + k] = buf2->data[k];
                k++;
            }
        }
        while (j < buf1->size) {
            tmp[j + k] = buf1->data[j];
            j++;
        }
        while (k < buf2->size) {
            tmp[j + k] = buf2->data[k];
            k++;
        }
        // 将缓冲区写入新文件
        FILE *fp = fopen("tmp.dat", "w");
        for (j = 0; j < buf1->size + buf2->size; j++) {
            fprintf(fp, "%d ", tmp[j]);
        }
        fclose(fp);
        // 释放内存
        free(buf1->data);
        free(buf1);
        free(buf2->data);
        free(buf2);
        free(tmp);
        // 将新文件重命名为原文件
        char name[20];
        sprintf(name, "%d.dat", i);
        remove(name);
        rename("tmp.dat", name);
    }
}

// 外排序
void external_sort(char *filename) {
    int i, n, num_files;
    FILE *fp = fopen(filename, "r");
    // 计算文件个数
    fseek(fp, 0L, SEEK_END);
    long size = ftell(fp);
    rewind(fp);
    num_files = size / MAX_SIZE + 1;
    // 将大文件分割为小文件
    for (i = 0; i < num_files; i++) {
        char name[20];
        sprintf(name, "%d.dat", i);
        FILE *fp1 = fopen(name, "w");
        Buffer *buf = read_file(fp);
        write_file(fp1, buf);
        fclose(fp1);
        free(buf->data);
        free(buf);
    }
    fclose(fp);
    // 对小文件进行内排序和归并排序
    for (n = 1; n < num_files; n *= 2) {
        for (i = 0; i < num_files - n; i += 2 * n) {
            char name1[20], name2[20];
            sprintf(name1, "%d.dat", i);
            sprintf(name2, "%d.dat", i + n);
            FILE *fp1 = fopen(name1, "r");
            FILE *fp2 = fopen(name2, "r");
            merge_sort(fp1, fp2, n);
            fclose(fp1);
            fclose(fp2);
        }
    }
    // 将最终结果写入文件
    FILE *fp3 = fopen("result.dat", "w");
    for (i = 0; i < num_files; i++) {
        char name[20];
        sprintf(name, "%d.dat", i);
        FILE *fp1 = fopen(name, "r");
        Buffer *buf = read_file(fp1);
        write_file(fp3, buf);
        fclose(fp1);
        free(buf->data);
        free(buf);
    }
    fclose(fp3);
}

// 测试程序
int main() {
    external_sort("data.dat");
    return 0;
}

该示例代码实现了一个外排序算法，首先将大文件分割为多个小文件，然后对每个小文件进行内排序和归并排序，最终将所有小文件合并为一个有序的大文件。在归并排序过程中，使用了缓冲区来读取和写入数据，以提高排序效率。