外存文件的排序操作代码

以下是 C++ 实现的外部排序示例代码：

#include <fstream>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <queue>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;

// 定义每个初始归并段的大小
const int chunk_size = 10 * 1024 * 1024;  // 10MB

// 读取并分割原始数据文件
void split_file(const string& input_file) {
    ifstream in(input_file, ios::binary);
    int chunk_num = 0;
    while (true) {
        char* buffer = new char[chunk_size];
        in.read(buffer, chunk_size);
        int len = in.gcount();
        if (len == 0) {
            break;
        }
        chunk_num++;
        // 将每个初始归并段写入一个单独的文件
        ofstream out("chunk_" + to_string(chunk_num), ios::binary);
        out.write(buffer, len);
        delete[] buffer;
    }
    in.close();
}

// 对每个初始归并段进行排序
void sort_chunk(const string& chunk_file) {
    ifstream in(chunk_file, ios::binary);
    in.seekg(0, ios::end);
    int len = in.tellg();
    in.seekg(0, ios::beg);
    char* buffer = new char[len];
    in.read(buffer, len);
    // 使用快速排序（quick sort）对数据进行排序
    sort(buffer, buffer + len);
    // 将排序结果写入新的归并段文件
    ofstream out("sorted_" + chunk_file, ios::binary);
    out.write(buffer, len);
    delete[] buffer;
    in.close();
    out.close();
}

// 多路归并
void merge_files(const string& output_file, const vector<string>& input_files) {
    // 将所有归并段文件打开并读取第一个元素
    ofstream out(output_file, ios::binary);
    vector<ifstream> ins;
    vector<char> values;
    for (const string& input_file : input_files) {
        ins.emplace_back(input_file, ios::binary);
        char value;
        ins.back().read(&value, 1);
        values.push_back(value);
    }
    // 从堆中取出最小元素并写入输出文件，然后读取下一个元素并重新放入堆中
    while (!values.empty()) {
        auto it = min_element(values.begin(), values.end());
        char value = *it;
        int index = it - values.begin();
        out.write(&value, 1);
        ins[index].read(&value, 1);
        if (ins[index].good()) {
            values[index] = value;
        } else {
            values.erase(it);
            ins[index].close();
        }
    }
    out.close();
}

// 外部排序
void external_sort(const string& input_file, const string& output_file) {
    split_file(input_file);
    // 对每个初始归并段进行排序
    for (const auto& chunk_file : directory_iterator(".")) {
        if (chunk_file.is_regular_file() && chunk_file.path().string().find("chunk_") == 0) {
            sort_chunk(chunk_file.path().string());
        }
    }
    // 递归地进行多路归并
    vector<string> sorted_files;
    for (const auto& sorted_file : directory_iterator(".")) {
        if (sorted_file.is_regular_file() && sorted_file.path().string().find("sorted_") == 0) {
            sorted_files.push_back(sorted_file.path().string());
        }
    }
    while (sorted_files.size() > 1) {
        vector<string> merged_files;
        for (int i = 0; i < sorted_files.size(); i += 2) {
            if (i + 1 < sorted_files.size()) {
                merge_files("merged_" + to_string(i / 2), {sorted_files[i], sorted_files[i+1]});
                merged_files.push_back("merged_" + to_string(i / 2));
            } else {
                merged_files.push_back(sorted_files[i]);
            }
        }
        sorted_files = merged_files;
    }
    // 将最终的归并段文件重命名为输出文件
    rename(sorted_files[0].c_str(), output_file.c_str());
    // 删除中间文件
    for (const auto& file : directory_iterator(".")) {
        if (file.is_regular_file() && (file.path().string().find("chunk_") == 0 || file.path().string().find("sorted_") == 0 || file.path().string().find("merged_") == 0)) {
            remove(file.path().string().c_str());
        }
    }
}

int main() {
    string input_file = "input.dat";
    string output_file = "output.dat";
    external_sort(input_file, output_file);
    return 0;
}

注意，在实际应用中，需要根据数据规模和内存大小等因素来调整初始归并段的大小和归并路数。此外，还需要考虑数据的类型和大小对排序和归并算法的影响。