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/*
A C-program for MT19937, with initialization improved 2002/1/26.
Coded by Takuji Nishimura and Makoto Matsumoto.
Before using, initialize the state by using init_genrand(seed)
or init_by_array(init_key, key_length).
Copyright (C) 1997 - 2002, Makoto Matsumoto and Takuji Nishimura,
All rights reserved.
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Any feedback is very welcome.
http://www.math.sci.hiroshima-u.ac.jp/~m-mat/MT/emt.html
email: m-mat @ math.sci.hiroshima-u.ac.jp (remove space)
*/
/*
The original version of http://www.math.sci.hiroshima-u.ac.jp/~m-mat/MT/MT2002/CODES/mt19937ar.c was modified by Takahiro Omi as
- delete line 47 "#include<stdio.h>"
- delete line 174 int main(void){...}
- change N -> MT_N
- change N -> MT_N
- change the file name "mt19937ar.c" -> "MT.h"
*/
/* Period parameters */
#define MT_N 624
#define MT_M 397
#define MATRIX_A 0x9908b0dfUL /* constant vector a */
#define UPPER_MASK 0x80000000UL /* most significant w-r bits */
#define LOWER_MASK 0x7fffffffUL /* least significant r bits */
static unsigned long mt[MT_N]; /* the array for the state vector */
static int mti=MT_N+1; /* mti==MT_N+1 means mt[MT_N] is not initialized */
/* initializes mt[MT_N] with a seed */
void init_genrand(unsigned long s)
{
mt[0]= s & 0xffffffffUL;
for (mti=1; mti<MT_N; mti++) {
mt[mti] =
(1812433253UL * (mt[mti-1] ^ (mt[mti-1] >> 30)) + mti);
/* See Knuth TAOCP Vol2. 3rd Ed. P.106 for multiplier. */
/* In the previous versions, MSBs of the seed affect */
/* only MSBs of the array mt[]. */
/* 2002/01/09 modified by Makoto Matsumoto */
mt[mti] &= 0xffffffffUL;
/* for >32 bit machines */
}
}
/* initialize by an array with array-length */
/* init_key is the array for initializing keys */
/* key_length is its length */
/* slight change for C++, 2004/2/26 */
void init_by_array(unsigned long init_key[], int key_length)
{
int i, j, k;
init_genrand(19650218UL);
i=1; j=0;
k = (MT_N>key_length ? MT_N : key_length);
for (; k; k--) {
mt[i] = (mt[i] ^ ((mt[i-1] ^ (mt[i-1] >> 30)) * 1664525UL))
+ init_key[j] + j; /* non linear */
mt[i] &= 0xffffffffUL; /* for WORDSIZE > 32 machines */
i++; j++;
if (i>=MT_N) { mt[0] = mt[MT_N-1]; i=1; }
if (j>=key_length) j=0;
}
for (k=MT_N-1; k; k--) {
mt[i] = (mt[i] ^ ((mt[i-1] ^ (mt[i-1] >> 30)) * 1566083941UL))
- i; /* non linear */
mt[i] &= 0xffffffffUL; /* for WORDSIZE > 32 machines */
i++;
if (i>=MT_N) { mt[0] = mt[MT_N-1]; i=1; }
}
mt[0] = 0x80000000UL; /* MSB is 1; assuring non-zero initial array */
}
/* generates a random number on [0,0xffffffff]-interval */
unsigned long genrand_int32(void)
{
unsigned long y;
static unsigned long mag01[2]={0x0UL, MATRIX_A};
/* mag01[x] = x * MATRIX_A for x=0,1 */
if (mti >= MT_N) { /* generate N words at one time */
int kk;
if (mti == MT_N+1) /* if init_genrand() has not been called, */
init_genrand(5489UL); /* a default initial seed is used */
for (kk=0;kk<MT_N-MT_M;kk++) {
y = (mt[kk]&UPPER_MASK)|(mt[kk+1]&LOWER_MASK);
mt[kk] = mt[kk+MT_M] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1UL];
}
for (;kk<MT_N-1;kk++) {
y = (mt[kk]&UPPER_MASK)|(mt[kk+1]&LOWER_MASK);
mt[kk] = mt[kk+(MT_M-MT_N)] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1UL];
}
y = (mt[MT_N-1]&UPPER_MASK)|(mt[0]&LOWER_MASK);
mt[MT_N-1] = mt[MT_M-1] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1UL];
mti = 0;
}
y = mt[mti++];
/* Tempering */
y ^= (y >> 11);
y ^= (y << 7) & 0x9d2c5680UL;
y ^= (y << 15) & 0xefc60000UL;
y ^= (y >> 18);
return y;
}
/* generates a random number on [0,0x7fffffff]-interval */
long genrand_int31(void)
{
return (long)(genrand_int32()>>1);
}
/* generates a random number on [0,1]-real-interval */
double genrand_real1(void)
{
return genrand_int32()*(1.0/4294967295.0);
/* divided by 2^32-1 */
}
/* generates a random number on [0,1)-real-interval */
double genrand_real2(void)
{
return genrand_int32()*(1.0/4294967296.0);
/* divided by 2^32 */
}
/* generates a random number on (0,1)-real-interval */
double genrand_real3(void)
{
return (((double)genrand_int32()) + 0.5)*(1.0/4294967296.0);
/* divided by 2^32 */
}
/* generates a random number on [0,1) with 53-bit resolution*/
double genrand_res53(void)
{
unsigned long a=genrand_int32()>>5, b=genrand_int32()>>6;
return(a*67108864.0+b)*(1.0/9007199254740992.0);
}
/* These real versions are due to Isaku Wada, 2002/01/09 added */
/****************************/
/* バブルソート */
/* coded by Y.Suganuma */
/****************************/
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include "MT.h"
/*****************************/
/* データの比較（昇順） */
/* a > bの場合に０以外（真） */
/*****************************/
int ascend(int a, int b)
{
return a > b;
}
/*****************************/
/* データの比較（降順） */
/* a < bの場合に０以外（真） */
/*****************************/
int descend(int a, int b)
{
return a < b;
}
/*************************************/
/* ２つのデータを交換する */
/* a,b : ２つのデータのアドレス */
/*************************************/
void swap(int *a, int *b)
{
int temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
/*********************************/
/* バブルソート */
/* n : データの数 */
/* data : データ */
/* compare : 比較を行う関数 */
/*********************************/
void bubble(int n, int *data, int (*compare)(int, int))
{
int sw = 0;
if (n > 1) {
for (int i1 = 0; i1 < n-1; i1++) {
if (compare(data[i1], data[i1+1])) {
sw = 1;
swap(&data[i1], &data[i1+1]);
}
}
}
if (sw > 0)
bubble(n-1, data, compare);
}
#define N 100000
int main()
{
// 初期設定
int *data = new int [N];
init_genrand((unsigned)time(NULL));
// 昇順
clock_t tm1 = clock();
for (int i1 = 0; i1 < N; i1++)
data[i1] = genrand_int31();
clock_t tm2 = clock();
bubble(N, data, ascend);
clock_t tm3 = clock();
printf("昇順（データ数： %d）\n", N);
printf(" data %d ms\n", (int)(tm2-tm1));
printf(" sort %d ms\n", (int)(tm3-tm2));
// 降順
tm1 = clock();
for (int i1 = 0; i1 < N; i1++)
data[i1] = genrand_int31();
tm2 = clock();
bubble(N, data, descend);
tm3 = clock();
printf("降順（データ数： %d）\n", N);
printf(" data %d ms\n", (int)(tm2-tm1));
printf(" sort %d ms\n", (int)(tm3-tm2));
return 0;
}
昇順（データ数： 100000） data 0 ms sort 33453 ms 降順（データ数： 100000） data 0 ms sort 33148 ms
/****************************/
/* 選択ソート */
/* coded by Y.Suganuma */
/****************************/
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include "MT.h"
/*****************************/
/* データの比較（昇順） */
/* a > bの場合に０以外（真） */
/*****************************/
int ascend(int a, int b)
{
return a > b;
}
/*****************************/
/* データの比較（降順） */
/* a < bの場合に０以外（真） */
/*****************************/
int descend(int a, int b)
{
return a < b;
}
/*************************************/
/* ２つのデータを交換する */
/* a,b : ２つのデータのアドレス */
/*************************************/
void swap(int *a, int *b)
{
int temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
/*********************************/
/* 選択ソート */
/* n : データの数 */
/* data : データ */
/* compare : 比較を行う関数 */
/*********************************/
void select(int n, int *data, int (*compare)(int, int))
{
int i1, m;
if (n > 1) {
m = 0;
for (i1 = 1; i1 < n; i1++) {
if (compare(data[m], data[i1]))
m = i1;
}
if (m != 0)
swap(&data[0], &data[m]);
select(n-1, &data[1], compare);
}
}
#define N 100000
int main()
{
// 初期設定
int *data = new int [N];
init_genrand((unsigned)time(NULL));
// 昇順
clock_t tm1 = clock();
for (int i1 = 0; i1 < N; i1++)
data[i1] = genrand_int31();
clock_t tm2 = clock();
select(N, data, ascend);
clock_t tm3 = clock();
printf("昇順（データ数： %d）\n", N);
printf(" data %d ms\n", (int)(tm2-tm1));
printf(" sort %d ms\n", (int)(tm3-tm2));
// 降順
tm1 = clock();
for (int i1 = 0; i1 < N; i1++)
data[i1] = genrand_int31();
tm2 = clock();
select(N, data, descend);
tm3 = clock();
printf("降順（データ数： %d）\n", N);
printf(" data %d ms\n", (int)(tm2-tm1));
printf(" sort %d ms\n", (int)(tm3-tm2));
return 0;
}
昇順（データ数： 100000） data 0 ms sort 13704 ms 降順（データ数： 100000） data 1 ms sort 13813 ms
/****************************/
/* バケツソート */
/* coded by Y.Suganuma */
/****************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include "MT.h"
/*****************************/
/* データの比較（昇順） */
/* a > bの場合に０以外（真） */
/*****************************/
int ascend(int a, int b)
{
return a > b;
}
/*****************************/
/* データの比較（降順） */
/* a < bの場合に０以外（真） */
/*****************************/
int descend(int a, int b)
{
return a < b;
}
/*************************************/
/* ２つのデータを交換する */
/* a,b : ２つのデータのアドレス */
/*************************************/
void swap(int *a, int *b)
{
int temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
/********************************************/
/* バケツソート */
/* n : データの数 */
/* data : データ */
/* cp : 比較方法（=0 : 昇順，=1 : 降順 */
/* k : 桁 */
/* bu : バケツ */
/* num : 各バケツに入っているデータ数 */
/********************************************/
void bucket(int n, int *data, int cp, int k, int **bu, int *num)
{
int kk = 1, sw1 = 1, sw2 = 0;
// 準備
for (int i1 = 0; i1 < k-1; i1++)
kk *= 10;
for (int i1 = 0; i1 < 10; i1++)
num[i1] = 0;
// 分配パス
for (int i1 = 0; i1 < n; i1++) {
if (data[i1] >= 10*kk)
sw2 = 1;
int k1 = (data[i1] / kk) % 10;
if (num[k1] >= n-1)
sw1 = 0;
else {
bu[k1][num[k1]] = data[i1];
num[k1]++;
}
}
// 収集パス
if (sw1 > 0) {
int k1 = 0;
if (cp == 0) {
for (int i1 = 0; i1 < 10; i1++) {
for (int i2 = 0; i2 < num[i1]; i2++) {
data[k1] = bu[i1][i2];
k1++;
}
}
}
else {
for (int i1 = 9; i1 >= 0; i1--) {
for (int i2 = 0; i2 < num[i1]; i2++) {
data[k1] = bu[i1][i2];
k1++;
}
}
}
}
// 次の桁
if (k < 10 && sw2 > 0)
bucket(n, data, cp, k+1, bu, num);
}
#define N 5000000
int main()
{
// 初期設定
int *data = new int [N];
int *num = new int [10];
int **bu = new int * [10];
for (int i1 = 0; i1 < 10; i1++)
bu[i1] = new int [N];
init_genrand((unsigned)time(NULL));
// 昇順
clock_t tm1 = clock();
for (int i1 = 0; i1 < N; i1++)
data[i1] = genrand_int31();
clock_t tm2 = clock();
bucket(N, data, 0, 1, bu, num);
clock_t tm3 = clock();
printf("昇順（データ数： %d）\n", N);
printf(" data %d ms\n", (int)(tm2-tm1));
printf(" sort %d ms\n", (int)(tm3-tm2));
// 降順
tm1 = clock();
for (int i1 = 0; i1 < N; i1++)
data[i1] = genrand_int31();
tm2 = clock();
bucket(N, data, 1, 1, bu, num);
tm3 = clock();
printf("降順（データ数： %d）\n", N);
printf(" data %d ms\n", (int)(tm2-tm1));
printf(" sort %d ms\n", (int)(tm3-tm2));
return 0;
}
昇順（データ数： 5000000） data 39 ms sort 564 ms 降順（データ数： 5000000） data 36 ms sort 540 ms
int data[] = {1, 4, 2, 9, 0, 2, 8, 7, 3, 5}
{9, 7, 8, 4, 5, 2, 2, 1, 3, 0}
親 [0] 子 [1], [2]
親 [1] 子 [3], [4]
親 [2] 子 [5], [6]
親 [3] 子 [7], [8]
親 [4] 子 [9] data[k] : 親 data[k1], data[k2] : 子供，k1 = 2k+1, k2 = 2k+2 子供から見て親は：(k1-1) / 2 = (k2-1) / 2 = k
/****************************/
/* ヒープソート */
/* coded by Y.Suganuma */
/****************************/
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <algorithm>
#include <functional>
#include "MT.h"
using namespace std;
/*****************************/
/* データの比較（昇順） */
/* a > bの場合に０以外（真） */
/*****************************/
int ascend(int a, int b)
{
return a > b;
}
/*****************************/
/* データの比較（降順） */
/* a < bの場合に０以外（真） */
/*****************************/
int descend(int a, int b)
{
return a < b;
}
/*************************************/
/* ２つのデータを交換する */
/* a,b : ２つのデータのアドレス */
/*************************************/
void swap(int *a, int *b)
{
int temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
/**********************************/
/* ヒープの生成 */
/* n : データの数 */
/* data : データ */
/* parent : 親のインデックス */
/* compare : 比較関数 */
/**********************************/
void heap_c(int n, int *data, int parent, int (*compare)(int, int))
{
// 子ノードのインデックス
int child = (2 * parent) + 1;
// 親ノードの値
int temp = data[parent];
// ヒープの生成
while (child < n) {
// 値が大きい（小さい）ほうの子ノードを選択する。
if (child < n-1 && compare(data[child + 1], data[child]))
child = child + 1;
// 親ノードの値が子ノードの値より大きい（小さい）場合は何もしない。
if (compare(temp, data[child]))
break;
else { // temp が data[child] 以下（以上）の場合
// 親の要素に子を入れる
data[(child - 1) / 2] = data[child];
// 子ノードのインデックスを進める。
child = (2 * child) + 1;
}
}
// 親ノードとなる要素（最後の子供）に値を入れる
data[(child - 1) / 2] = temp;
}
/***************************/
/* ヒープソート */
/* n : データの数 */
/* data : データ */
/* compare : 比較関数 */
/***************************/
void heap(int n, int *data, int (*compare)(int, int))
{
// ヒープの生成
// data[k] : 親
// data[k1], data[k2] : 子供，k1 = 2k+1, k2 = 2k+2
// 子供から見て親は：(k1-1) / 2 = (k2-1) / 2 = k
// 例 {1, 4, 2, 9, 0, 2, 8, 7, 3, 5}
// 結果 {9, 7, 8, 4, 5, 2, 2, 1, 3, 0} 昇順の場合
// 親 [0] 子 [1], [2]
// 親 [1] 子 [3], [4]
// 親 [2] 子 [5], [6]
// 親 [3] 子 [7], [8]
// 親 [4] 子 [9]
for (int i1 = (n-1) / 2; i1 >= 0; i1--)
heap_c(n, data, i1, compare);
// ヒープソート実行
for (int i1 = n - 1; i1 > 0; i1--) {
swap(&data[0], &data[i1]); // 先頭を最後と交換
heap_c(i1, data, 0, compare); // 残りの部分に対するヒープの生成
}
}
#define N 5000000
int main()
{
// 初期設定
int *data = new int [N];
init_genrand((unsigned)time(NULL));
// 昇順
clock_t tm1 = clock();
for (int i1 = 0; i1 < N; i1++)
data[i1] = genrand_int31();
clock_t tm2 = clock();
heap(N, data, ascend);
clock_t tm3 = clock();
printf("昇順（データ数： %d）\n", N);
printf(" data %d ms\n", (int)(tm2-tm1));
printf(" sort %d ms\n", (int)(tm3-tm2));
tm1 = clock();
for (int i1 = 0; i1 < N; i1++)
data[i1] = genrand_int31();
tm2 = clock();
make_heap(&data[0], &data[N]);
sort_heap(&data[0], &data[N]);
tm3 = clock();
printf(" ***make_heap と sort_heap の利用***\n");
printf(" data %d ms\n", (int)(tm2-tm1));
printf(" sort %d ms\n", (int)(tm3-tm2));
// 降順
tm1 = clock();
for (int i1 = 0; i1 < N; i1++)
data[i1] = genrand_int31();
tm2 = clock();
heap(N, data, descend);
tm3 = clock();
printf("降順（データ数： %d）\n", N);
printf(" data %d ms\n", (int)(tm2-tm1));
printf(" sort %d ms\n", (int)(tm3-tm2));
tm1 = clock();
for (int i1 = 0; i1 < N; i1++)
data[i1] = genrand_int31();
tm2 = clock();
make_heap(&data[0], &data[N], greater<int>());
sort_heap(&data[0], &data[N], greater<int>());
tm3 = clock();
printf(" ***make_heap と sort_heap の利用***\n");
printf(" data %d ms\n", (int)(tm2-tm1));
printf(" sort %d ms\n", (int)(tm3-tm2));
return 0;
}
昇順（データ数： 5000000）
data 39 ms
sort 1691 ms
***make_heap と sort_heap の利用***
data 34 ms
sort 1076 ms
降順（データ数： 5000000）
data 33 ms
sort 1664 ms
***make_heap と sort_heap の利用***
data 36 ms
sort 1104 ms
/****************************/
/* クイックソート */
/* coded by Y.Suganuma */
/****************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <algorithm>
#include <functional>
#include "MT.h"
using namespace std;
/*****************************/
/* データの比較（昇順） */
/* a > bの場合に０以外（真） */
/*****************************/
int ascend(int a, int b)
{
return a > b;
}
/*****************************/
/* ２つの整数の比較 */
/* a > bの場合に０以外（真） */
/*****************************/
int ascend1(const void *arg1, const void *arg2)
{
int *a1 = (int *)arg1;
int *a2 = (int *)arg2;
return *a1 - *a2;
}
/*****************************/
/* データの比較（降順） */
/* a < bの場合に０以外（真） */
/*****************************/
int descend(int a, int b)
{
return a < b;
}
/*****************************/
/* ２つの整数の比較 */
/* a < bの場合に０以外（真） */
/*****************************/
int descend1(const void *arg1, const void *arg2)
{
int *a1 = (int *)arg1;
int *a2 = (int *)arg2;
return *a2 - *a1;
}
/*************************************/
/* ２つのデータを交換する */
/* a,b : ２つのデータのアドレス */
/*************************************/
void swap(int *a, int *b)
{
int temp = *a;
*a = *b;
*b = temp;
}
/*********************************/
/* クイックソート */
/* n : データの数 */
/* data : データ */
/* compare : 比較を行う関数 */
/*********************************/
void quick(int n, int *data, int (*compare)(int, int))
{
int left = 1, right = n-1, pos = 0, sw1 = 1, sw2;
// 枢軸要素を正しい位置に置く
while (sw1 > 0) {
sw1 = 0;
if (right-pos > 0) {
sw2 = 0;
for (int i1 = right; i1 > pos && sw2 == 0; i1--) {
if (compare(data[pos], data[i1])) {
swap(&data[pos], &data[i1]);
sw1 = 1;
sw2 = 1;
pos = i1;
right = i1 - 1;
}
}
}
if (pos-left > 0) {
sw2 = 0;
for (int i1 = left; i1 < pos && sw2 == 0; i1++) {
if (compare(data[i1], data[pos])) {
swap(&data[pos], &data[i1]);
sw1 = 1;
sw2 = 1;
pos = i1;
left = i1 + 1;
}
}
}
if (right-pos <= 0)
sw1 = 0;
}
// サブ配列の処理
if (pos > 1)
quick(pos, data, compare);
if (pos < n-2)
quick(n-1-pos, &data[pos+1], compare);
}
#define N 5000000
int main()
{
// 初期設定
int *data = new int [N];
init_genrand((unsigned)time(NULL));
// 昇順
clock_t tm1 = clock();
for (int i1 = 0; i1 < N; i1++)
data[i1] = genrand_int31();
clock_t tm2 = clock();
quick(N, data, ascend);
clock_t tm3 = clock();
printf("昇順（データ数： %d）\n", N);
printf(" data %d ms\n", (int)(tm2-tm1));
printf(" sort %d ms\n", (int)(tm3-tm2));
tm1 = clock();
for (int i1 = 0; i1 < N; i1++)
data[i1] = genrand_int31();
tm2 = clock();
qsort(data, N, sizeof(int), ascend1);
tm3 = clock();
printf(" ***qsort の利用***\n");
printf(" data %d ms\n", (int)(tm2-tm1));
printf(" sort %d ms\n", (int)(tm3-tm2));
tm1 = clock();
for (int i1 = 0; i1 < N; i1++)
data[i1] = genrand_int31();
tm2 = clock();
sort(&data[0], &data[N]);
tm3 = clock();
printf(" ***sort の利用***\n");
printf(" data %d ms\n", (int)(tm2-tm1));
printf(" sort %d ms\n", (int)(tm3-tm2));
// 降順
tm1 = clock();
for (int i1 = 0; i1 < N; i1++)
data[i1] = genrand_int31();
tm2 = clock();
quick(N, data, descend);
tm3 = clock();
printf("降順（データ数： %d）\n", N);
printf(" data %d ms\n", (int)(tm2-tm1));
printf(" sort %d ms\n", (int)(tm3-tm2));
tm1 = clock();
for (int i1 = 0; i1 < N; i1++)
data[i1] = genrand_int31();
tm2 = clock();
qsort(data, N, sizeof(int), descend1);
tm3 = clock();
printf(" ***qsort の利用***\n");
printf(" data %d ms\n", (int)(tm2-tm1));
printf(" sort %d ms\n", (int)(tm3-tm2));
tm1 = clock();
for (int i1 = 0; i1 < N; i1++)
data[i1] = genrand_int31();
tm2 = clock();
sort(&data[0], &data[N], greater<int>());
tm3 = clock();
printf(" ***sort の利用***\n");
printf(" data %d ms\n", (int)(tm2-tm1));
printf(" sort %d ms\n", (int)(tm3-tm2));
return 0;
}
昇順（データ数： 5000000）
data 57 ms
sort 1063 ms
***qsort の利用***
data 36 ms
sort 1049 ms
***sort の利用***
data 36 ms
sort 438 ms
降順（データ数： 5000000）
data 36 ms
sort 1031 ms
***qsort の利用***
data 36 ms
sort 1043 ms
***sort の利用***
data 35 ms
sort 439 ms
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