K路歸併的一個簡單實現

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

struct NODE
{
    int data; //數據
    int mark; //標記->來自哪一個數組
} ;

int node_num;

void get_random_array(int *a, int l)
{
    int i;
    for(i=0;i<l;i++)
        a[i]=rand()%100;
}


void insert_sort(int a[],int n)
{
    int i,j,tmp;
    for(i=1;i<n;i++)
    {
        j=i-1;
        tmp=a[j+1];
        while(j>=0&&a[j]>tmp)
        {
            a[j+1]=a[j];
            j--;
        }
        a[j+1]=tmp;
    }
}

void print_array(int *a, int l)
{
    int i;
    for(i=0;i<l;i++)
        printf("%d ",a[i]);
    printf("\n");
}

void shift(struct NODE **h, int s, int t)
{
    int i = s;
    int j = i*2;
    struct NODE * n;
    n=h[i];
    while(j<=t)
    {
        if(j<t&&h[j]->data>h[j+1]->data)
            j++;
        if(h[j]->data<n->data)
        {
            h[i]=h[j];
            i=j;
            j=i*2;
        }
        else
            break;

    }
    h[i]=n;
}

void make_heap(int **ap, struct NODE ** h,int * index, int k) //建立最小堆
{

    int i;
    for(i=1;i<=k;i++)
    {

        //printf("1\n");
        h[i]=(struct NODE *)malloc(sizeof(struct NODE));
        h[i]->data=ap[i-1][0];
        //printf("h[%d]->data = %d\n",i,ap[i-1][0]);
        //printf("2\n");
        h[i]->mark=i-1;
        //printf("3\n");
        index[i-1]=0;
        //printf("4\n");

    }

    //print_array(index,k);
    for(i=k/2;i>0;i--)
        shift(h,i,k);
    node_num=k;

}

void free_heap(struct NODE ** h,int k)
{
    int i;
    for(i=1;i<=k;i++)
        free(h[i]);
    free(h);
}

int get_min(int **ap, struct NODE ** h, int * index,int k, int n) //取出堆頂元素，並且從數組中加入新的元素，調整堆
{
    int flag=0;

    int ret=h[1]->data;

    int mark=h[1]->mark;
    if(index[mark]<n-1) //取h[1]來源數組的後續節點加入最小堆
    {
        index[mark]++;
        h[1]->data=ap[mark][index[mark]];
        h[1]->mark=mark;
        flag=1;
    }
    else //輪詢，從其他數組中加入元素到最小堆
    {
        int i;
        for(i=0;i<k;i++)
        {
            if(index[i]<n-1)
            {
                index[i]++;
                h[1]->data=ap[i][index[i]];
                h[1]->mark=i;
                flag=1;
                break;
            }
        }

    }

    if(flag==0) //沒有新節點加入
    {
        h[1]->data=h[node_num]->data;
        h[1]->mark=h[node_num]->mark;
        node_num--;
    }
    int i;
    for(i=node_num/2;i>0;i--)
        shift(h,i,node_num);
    return ret;
}

void k_merge(int **ap, int *r, int k ,int n)
{

    int * index=(int *)malloc(sizeof(int)*k);
    struct NODE ** min_heap=(struct NODE **)malloc(sizeof(struct NODE *)*(k+1)); // 最小堆
    //printf("0\n");
    make_heap(ap,min_heap,index,k); //建堆
    //print_array(index,k);
    int i;
    for(i=0;i<n*k;i++)
    {
        //print_array(index,k);
        r[i] = get_min(ap,min_heap,index,k,n);
        //print_array(index,k);
    }
    free_heap(min_heap,k);
    free(index);
}

int main()
{
    int a[12];
    int b[12] ;
    int c[12];
    int d[12];
    int r[48];
    int *ap[4];
    ap[0]=a;ap[1]=b;ap[2]=c;ap[3]=d;

    srand(time(0));

    int i,j;
    for(i=0;i<4;i++)
    {
        get_random_array(ap[i],12);
        insert_sort(ap[i],12);

    }

    print_array(a,12);
    print_array(b,12);
    print_array(c,12);
    print_array(d,12);


    k_merge(ap,r,4,12);

    print_array(r,48);

    //printf("Hello world!\n");
    return 0;
}