In-place algoritmus

Technology

12 hours ago

Author

In-place algoritmus , někdy též in situ nebo na původním místě je algoritmus, který transformuje datové struktury za pomocí malého a především konstantního množství paměti. Předpokládá se, že veškeré zpracování dat proběhne v prostoru, kde jsou uložena vstupní data. paměťová náročnost je asymptoticky O(1).

Opak těchto algoritmů je not-in-place nebo také out-of-place algoritmus.

Příklad

Mějme a, n - prvkové pole čísel. Úkolem je zreorganizovat pole tak, aby obsahovalo prvky v opačném pořadí. +more Nabízející se metodou je vytvořit pomocné pole b, v němž se postupně vytvoří reorganizovaná verze vstupního pole. Ta je pak zkopírována do původního pole a .

function reverse(a[0..n - 1]) allocate b[0..n - 1] for i from 0 to n - 1 b[n − 1 − i] := a[i] return b

Tento algoritmus ale potřebuje O(n) pracovní paměti pro pole b o délce n. Proto to není in-place algoritmus.

Úlohu lze ale řešit i jinak. Veškeré změny lze provádět přímo na vstupních datech. +more Zde konkrétně stačí jedna pomocná proměnná, která umožní vyměňovat čísla přímo v poli.

function reverse_in_place(a[0..n-1]) for i from 0 to floor((n-2)/2) temp := a[i] a[i] := a[n − 1 − i] a[n − 1 − i] := temp

Tento algoritmus už má jen konstantní požadavky na paměť bez ohledu na velikost vstupu. Jedná se tedy o in-place algoritmus.

Řadící algoritmy

Jednou z nejčastějších aplikací in-place algoritmů jsou algoritmy řazení. Z používaných algoritmů jsou některé in-place a jiné ne. +more * Bubblesort - Je in-place. K práci potřebuje konstantně tři proměnné. * Heapsort - Je in-place. K práci potřebuje konstantní množství paměti. * Quicksort - Není in-place. Ač se jedná o jeden z nejefektivnějších algoritmů, potřebuje v průměrném případě O(log(n)) místa paměti.