什么是在PHP中的排序数组中插入元素的更好方法

时间：2012-03-01 21:36:06

标签： php arrays performance insert sorted

我最近将我的简历发送给一家雇用PHP开发人员的公司。如果我有足够的经验，他们会给我发回一个要解决的任务。

任务就是这样：

  

你有一个包含10k个独特元素的数组，它们是经过排序的后代。写入生成此数组的函数，然后编写三个不同的函数，将新元素插入到数组中，插入数组后面的方式仍然是对后代进行排序。编写一些代码来测量这些功能的速度。您无法使用PHP排序功能。

所以我编写了函数来生成数组和四个函数来将新元素插入到数组中。

/********** Generating array (because use of range() was to simple :)): *************/

function generateSortedArray($start = 300000, $elementsNum = 10000, $dev = 30){
    $arr = array();
    for($i = 1; $i <= $elementsNum; $i++){
        $rand = mt_rand(1, $dev);
        $start -= $rand;
        $arr[] = $start; 
    }
    return $arr;
}

/********************** Four insert functions: **************************/

// for loop, and array copying
function insert1(&$arr, $elem){
    if(empty($arr)){
        $arr[] = $elem;
        return true;
    }
    $c = count($arr);
    $lastIndex = $c - 1;
    $tmp = array();
    $inserted = false;
    for($i = 0; $i < $c; $i++){
        if(!$inserted && $arr[$i] <= $elem){
            $tmp[] = $elem;
            $inserted = true;
        }
        $tmp[] = $arr[$i];
        if($lastIndex == $i && !$inserted) $tmp[] = $elem;
    }
    $arr = $tmp;
    return true;
}

// new element inserted at the end of array 
// and moved up until correct place
function insert2(&$arr, $elem){
    $c = count($arr);
    array_push($arr, $elem);
    for($i = $c; $i > 0; $i--){
        if($arr[$i - 1] >= $arr[$i]) break;
        $tmp = $arr[$i - 1];
        $arr[$i - 1] = $arr[$i];
        $arr[$i] = $tmp;
    }
    return true;
}

// binary search for correct place + array_splice() to insert element
function insert3(&$arr, $elem){
    $startIndex = 0;
    $stopIndex = count($arr) - 1;
    $middle = 0;
    while($startIndex < $stopIndex){
        $middle = ceil(($stopIndex + $startIndex) / 2);
        if($elem > $arr[$middle]){
            $stopIndex = $middle - 1;
        }else if($elem <= $arr[$middle]){
            $startIndex = $middle;
        }
    }
    $offset = $elem >= $arr[$startIndex] ? $startIndex : $startIndex + 1; 
    array_splice($arr, $offset, 0, array($elem));
}

// for loop to find correct place + array_splice() to insert
function insert4(&$arr, $elem){
    $c = count($arr);
    $inserted = false;
    for($i = 0; $i < $c; $i++){
        if($elem >= $arr[$i]){
            array_splice($arr, $i, 0, array($elem));
            $inserted = true;
            break;
        }
    }
    if(!$inserted) $arr[] = $elem;
    return true;
}

/*********************** Speed tests: *************************/

// check if array is sorted descending
function checkIfArrayCorrect($arr, $expectedCount = null){
    $c = count($arr);
    if(isset($expectedCount) && $c != $expectedCount) return false;
    $correct = true;
    for($i = 0; $i < $c - 1; $i++){
        if(!isset($arr[$i + 1]) || $arr[$i] < $arr[$i + 1]){
            $correct = false;
            break;
        }
    }
    return $correct;
}
// claculates microtimetime diff
function timeDiff($startTime){
    $diff = microtime(true) - $startTime;
    return $diff;
}
// prints formatted execution time info
function showTime($func, $time){
    printf("Execution time of %s(): %01.7f s\n", $func, $time);
}
// generated elements num
$elementsNum = 10000;
// generate starting point
$start = 300000;
// generated elements random range    1 - $dev
$dev = 50;


echo "Generating array with descending order, $elementsNum elements, begining from $start\n";
$startTime = microtime(true);
$arr = generateSortedArray($start, $elementsNum, $dev);
showTime('generateSortedArray', timeDiff($startTime));

$step = 2;
echo "Generating second array using range range(), $elementsNum elements, begining from $start, step $step\n";
$startTime = microtime(true);
$arr2 = range($start, $start - $elementsNum * $step, $step);
showTime('range', timeDiff($startTime));

echo "Checking if array is correct\n";
$startTime = microtime(true);
$sorted = checkIfArrayCorrect($arr, $elementsNum);
showTime('checkIfArrayCorrect', timeDiff($startTime));

if(!$sorted) die("Array is not in descending order!\n");
echo "Array OK\n";

$toInsert = array();

// number of elements to insert from every range
$randElementNum = 20;

// some ranges of elements to insert near begining, middle and end of generated array
// start value => end value
$ranges = array(
    300000 => 280000,
    160000 => 140000,
    30000 => 0,
);
foreach($ranges as $from => $to){
    $values = array();
    echo "Generating $randElementNum random elements from range [$from - $to] to insert\n";
    while(count($values) < $randElementNum){
        $values[mt_rand($from, $to)] = 1;
    }
    $toInsert = array_merge($toInsert, array_keys($values));
}
// some elements to insert on begining and end of array
array_push($toInsert, 310000);
array_push($toInsert, -1000);

echo "Generated elements: \n";
for($i = 0; $i < count($toInsert); $i++){
    if($i > 0 && $i % 5 == 0) echo "\n";
    printf("%8d, ", $toInsert[$i]);
    if($i == count($toInsert) - 1) echo "\n";
}
// functions to test
$toTest = array('insert1' => null, 'insert2' => null, 'insert3' => null, 'insert4' => null);
foreach($toTest as $func => &$time){
    echo "\n\n================== Testing speed of $func() ======================\n\n";
    $tmpArr = $arr;
    $startTime = microtime(true);
    for($i = 0; $i < count($toInsert); $i++){
        $func($tmpArr, $toInsert[$i]);
    }
    $time = timeDiff($startTime, 'checkIfArraySorted');
    showTime($func, $time);
    echo "Checking if after using $func() array is still correct: \n";
    if(!checkIfArrayCorrect($tmpArr, count($arr) + count($toInsert))){
        echo "Array INCORRECT!\n\n";
    }else{
        echo "Array OK!\n\n";
    }
    echo "Few elements from begining of array:\n";
    print_r(array_slice($tmpArr, 0, 5));

    echo "Few elements from end of array:\n";
    print_r(array_slice($tmpArr, -5));

    //echo "\n================== Finished testing $func() ======================\n\n";
}
echo "\n\n================== Functions time summary    ======================\n\n";
print_r($toTest);

可以在此处找到结果：http://ideone.com/1xQ3T

不幸的是，对于这项任务，我只被评为30分中的13分（不知道它是如何计算的，或者究竟是如何计算的）。我只能假设这是因为有更好的方法在PHP中将新元素插入到排序数组中。我现在搜索这个话题已经有一段时间了，但是找不到任何好的东西。 Maby，你知道更好的方法或有关该主题的一些文章吗？

在我的本地主机上（使用Suhosin-Patch的PHP 5.3.6-13ubuntu3.6，AMD Athlon（tm）II X4 620）insert2()是最快的，但在ideone上（PHP 5.2.11）{{1是最快的。 有什么想法吗？我认为array_splice（）以某种方式调整：）。

//修改

昨天我又考虑了一下，并想出了更好的插入方法。如果你只需要排序结构和迭代它的方法，你主要关注的是插入操作的速度，那么最好的选择就是使用SplMaxHeap类。在SplMaxHeap类中，插入很快:)我修改了我的脚本以显示插入的速度。代码在这里：http://ideone.com/vfX98（ideone有php 5.2，所以没有成为SplMaxHeap类）

在我的本地主机上，我得到的结果是：

insert3()

1 个答案:

答案 0 :(得分：3)

可能只是我，但也许他们也在寻找可读性和可维护性？

我的意思是，您正在命名变量$arr，$c和$middle，甚至无需放置正确的文档。

示例：

/**
 * generateSortedArray()    Function to generate a descending sorted array
 *
 * @param int $start        Beginning with this number
 * @param int $elementsNum  Number of elements in array
 * @param int $dev          Maximum difference between elements
 * @return array            Sorted descending array.
 */
function generateSortedArray($start = 300000, $elementsNum = 10000, $dev = 30) {
    $arr = array();                             #Variable definition
    for ($i = 1; $i <= $elementsNum; $i++) {    
        $rand = mt_rand(1, $dev);               #Generate a random number
        $start -= $rand;                        #Substract from initial value
        $arr[] = $start;                        #Push to array
    }
    return $arr;
}
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