利用哈希表实现11位电话号码的快速排序

1 问题提出

设一个文件包含10亿条数据，其中每一条数据都是一个13开头的11位移动电话号码，且电话号码不重复，请用尽可能小的内存空间，将这些整数按升序进行排列，要求排序算法的时间复杂度为O（n）。

2 求解思路

难点包括两方面：时间复杂度和空间复杂度
1）时间复杂度：如果通过比较关键值（元素，电话号码）来排序，较快的算法时间复杂度也为O（nlogn）,但是要求为O（n）。
2）空间复杂度，一条电话号码长度为11,10亿条大概需要4G内存，如何利用更小的内存来解决这个问题
方法：
可以使用位串数组的方式，来构造散列表，即如果某一电话号码存在可以令该电话号码为位串数组下标，并将相应位串元素置1。

算法实现步骤：
1）构造一个空的散列表：unsigned char ch[125000000] = {0}
2) 编写insert_ele子函数，实现在位串中插入一个元素
3）读取电话号码存放的文件，并调用insert_ele子函数，生成位串散列表
4）读取散列表，将位串中值为1的元素转换成相应的电话号码，存入文件中

C++程序
主函数

#include<iostream>
#include<stdlib.h>
#include<fstream>
#include"myatol.h"
using namespace std;

/*********************************************************/
/*      11位电话号码的排序，要求时间复杂度为O(n)         */
/*                利用位串实现，排序                     */
/*********************************************************/
// 算法实现步骤：
// 1）构造一个空的散列表：unsigned char ch[125000000] = {0}
// 2) 编写insert_ele子函数，实现在位串中插入一个元素
// 3）读取电话号码存放的文件，并调用insert_ele子函数，生成位串散列表
// 4）读取散列表，将位串中值为1的元素转换成相应的电话号码，存入文件中
/*********************************************************/

void insert_ele(unsigned char ch[], long long elementary);
void generate_hash(unsigned char ch[]);
void sort_by_hash(unsigned char ch[]);

void main()
{
    unsigned char ch[125000000] = {0};
    generate_hash(ch);//从电话文件中读取电话号码，并置位位串相应位置的元素，构成哈希表
    sort_by_hash(ch);//从位串中顺序读取已经排序好的电话号码到文件中   
    system("pause");


}

void insert_ele(unsigned char ch[],long long elementary)
{
 int i = (elementary % 1000000000)/8;
 int j = elementary % 8;
 ch[i] = ch[i] | (0x01 << j);
 cout<<"ch[i]: "<<i<<endl;
 cout<<"ch[i][j]: "<<j<<endl;
}

void generate_hash(unsigned char ch[])
{
    char str[12];
    ifstream in("data.txt");
    while(! in.eof())
    {
        in.getline(str,12,'\n');
        cout << "str: "<<str <<endl;
        myatol a;
        long long b = a.myAtoll((str));
        if(b)
        insert_ele(ch,b);
        cout<< "b: "<<b <<endl;
    }

    in.close();

}

void sort_by_hash(unsigned char ch[])
{
 ofstream out("data1.txt");
 for(int i = 0;i < 125e6;i++)
 {    

  for(int j = 0; j < 8;j++)
  {
      unsigned char n = 1;
      n = n << j;

   if((ch[i]&n))
       {
           long long data = 13e9 + i*8 +j;
           out <<data<<endl;
           cout <<data<<endl;
           //cout<<i*8 +j<<endl;
        } 

  } 
 }
 out.close();
}

头文件函数

#ifndef MYATOL_H_
#define MYATOL_H_
#include<iostream>
using namespace std;
class myatol
{
public:
    long long myAtoll(const char * str)
    {
     long long res = 0;
     int flag = 1;
     int i = 0;
     int count = 0;
     while(str[i] == ' ')
         i++;
     if(str[i] == '-')
     {
      flag = -1;
      i++;
      count++;
     }
     else
         if(str[i] == '+')
         {
          flag = 1;
          i++;
          count++;//当出现两个符号时，输出0     
         }
    if(count > 1) return 0;
    if(str[i]> '9' || str[i] < '0')
     {
      return 0;
     }

    int numcount = 0;
    for(;str[i];i++)
    { 
     if( str[i] >='0' && str[i] <= '9')
     {
         numcount++;
         res = res * 10 +(str[i] - '0');
         if(numcount > 12)
         {
          cout<<"数字超出上界"<<endl;
          break;
         }

     }

    }
    return res;
    }

};

#endif

利用哈希表实现11位电话号码的快速排序

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2 求解思路

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