.net多线程归并排序

一.概述

　　在了解排序算法的同时，想到用多线程排序减少排序的时间，所以写了一个简单的示例，加深印象。下面是具体代码

二.内容

　　环境：vs2017，.net  core 2.2 控制台程序。

　　运行时使用release会减少运行时间，因为debug时调试模式，vs会进行检测。

　　详细代码：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.Threading;

namespace coreCW
{
　　class Program
　　{
　　　　static void Main(string[] args)
　　　　{

　　　　Random rd = new Random();
　　　　int[] arr = new int[];

　　　　//随机生成数组
　　　　for (long i = ; i < arr.Length; i++)
　　　　{
　　　　　　arr[i] = rd.Next(, );
　　　　}

　　　　//线程数组
　　　　List<Thread> tList = new List<Thread>();

　　　　//计时器
　　　　Stopwatch sw = new Stopwatch();
　　　　sw.Reset();
　　　　sw.Start();

　　　　int tmun =; //线程数
　　　　//循环开启线程进行分段排序，并加入线程列表
　　　　for (int i = ; i < tmun; i++)
　　　　{
　　　　　　int size = arr.Length / tmun;
　　　　　　Thread t = new Thread((object obj) =>
　　　　　　{
　　　　　　　　int index = Convert.ToInt32(obj);
　　　　　　　　Merge_Sort(arr, size * index, size * (index + ) - );
　　　　　　});
　　　　　　tList.Add(t);
　　　　　　t.Start(i);
　　　　}

　　　　//join主线程等待所有线程完成后，继续向下运行
　　　　for (int i = ; i < tList.Count; i++)
　　　　{
　　　　　　Thread t = tList[i];
　　　　　　t.Join();
　　　　}

　　　　//合并数组
　　　　for (int i = ; i < tmun; i++)
　　　　{
　　　　　　int size = arr.Length / tmun;
　　　　　　Merge(arr, , size * i - , size* (i + ) - );
　　　　}

　　　　sw.Stop();
　　　　Console.WriteLine("排序总共花费{0}ms.", sw.Elapsed.TotalMilliseconds);
　　　　Console.WriteLine("Thread Finished!");
　　　　Console.WriteLine("===================");
　　　　//foreach (var item in arr)
　　　　//{
　　　　// Console.WriteLine(item);
　　　　//}
　　}

　　//归并排序
　　public static void Merge_Sort(int[] arr, int left, int right)
　　{

　　　　if (left < right)
　　　　{
　　　　　　int middle = (left + right) / ;
　　　　　　Merge_Sort(arr, left, middle);
　　　　　　Merge_Sort(arr, middle + , right);
　　　　　　Merge(arr, left, middle, right);
　　　　}
　　}

/// <summary>
/// 归并排序合并
/// 将有序的两个序列分别加两个数组，从数组顶端取两个进行比较，取其小的放入原数组，直至两数组的元素取完
/// </summary>
/// <param name="arr"></param>
/// <param name="left"></param>
/// <param name="middle"></param>
/// <param name="right"></param>
　　public static void Merge(int[] arr, int left, int middle, int right)
　　{
　　　　int i = middle - left + ;
　　　　int j = right - middle;

　　　　//新建两个数组将两部分元素赋予其中
　　　　int[] arrLeft = new int[i];
　　　　int[] arrRight = new int[j];
　　　　for (int k = ; k < i; k++)
　　　　{
　　　　　　arrLeft[k] = arr[left + k];
　　　　}

　　　　for (int k = ; k < j; k++)
　　　　{
　　　　　　arrRight[k] = arr[middle + k + ];
　　　　}

　　　　//分别从两个数组中取值
　　　　int m = , n = ;
　　　　for (int l = ; l < right - left + ; l++)
　　　　{
　　　　　　if (m >= arrRight.Length)
　　　　　　{
　　　　　　　　arr[left + l] = arrLeft[n];
　　　　　　　　n++;
　　　　　　}
　　　　　　else if (n >= arrLeft.Length)
　　　　　　{
　　　　　　　　arr[left + l] = arrRight[m];
　　　　　　　　m++;
　　　　　　}
　　　　　　else if ((arrLeft[n] > arrRight[m]))
　　　　　　{
　　　　　　　　arr[left + l] = arrLeft[n];
　　　　　　　　n++;
　　　　　　}
　　　　　　else
　　　　　　{
　　　　　　　　arr[left + l] = arrRight[m];
　　　　　　　　m++;
　　　　　　}
　　　　}
　　}
　}
}

三.总结

　　多线程排序在一定程度上会减少代码运行时间，但并不是开启的线程越多速度就越快，当线程开启到一定数量就会达到瓶颈（线程数需要根据机器性能和具体测试结果来决定以及时间复杂度计算公式得出），或者反而降低速度。单线程的归并排序是一个线程递归所有子数组排序。多线程是将数组分为若干部分，将其交给各个线程并行排序，待所有线程工作完毕后对所有数组进行合并，所以多线程排序加快了子数组的排序过程，虽然最后多线程需要合并，但是在使用单线程的时候也会经历类似的合并过程，所以多线程排序并未增加额外的合并次数，（计算时间复杂度可以记录代码每一步的时间复杂度相加可以得出一个问题规模与时间复杂度的公式），另外可以对排序算法进行更换或优化，比如归并排序在数量比较小的情况速度会比选择排序要慢一点，所以可以优化归并排序，使其在比较小的数量级上使用选择排序或插入排序。

　　多线成排序和多线程搜索在实际工作中也是比较常用的.