Как отсортировать часть массива с индексами int64 в С#?

Question

Платформа .Net имеет перегрузку Array.Sort, которая позволяет указать начальный и конечный индексы для сортировки, на которую будет воздействовать.Однако эти параметры только 32-битные.Поэтому я не вижу способа отсортировать часть большого массива, когда индексы, описывающие диапазон сортировки, могут быть указаны только с использованием 64-битного числа.Полагаю, я мог бы скопировать и изменить реализацию сортировки фреймворка, но это не идеально.

Обновлять:

Я создал два класса, которые помогут мне решить эти и другие проблемы с большими массивами.Еще одна такая проблема заключалась в том, что задолго до того, как я достиг предела памяти, я начал получать исключения OutOfMemoryException.Я предполагаю, что это связано с тем, что запрошенная память может быть доступна, но не смежна.Для этого я создал класс BigArray, который представляет собой универсальный список массивов динамического размера.Он занимает меньше памяти, чем общий класс списка платформы, и не требует, чтобы весь массив был непрерывным.Я не проверял снижение производительности, но уверен, что оно есть.

  public class BigArray<T> : IEnumerable<T>
  {
    private long capacity;
    private int itemsPerBlock;
    private int shift;
    private List<T[]> blocks = new List<T[]>();

    public BigArray(int itemsPerBlock)
    {
      shift = (int)Math.Ceiling(Math.Log(itemsPerBlock) / Math.Log(2));
      this.itemsPerBlock = 1 << shift;
    }

    public long Capacity
    {
      get
      {
        return capacity;
      }
      set
      {
        var requiredBlockCount = (value - 1) / itemsPerBlock + 1;
        while (blocks.Count > requiredBlockCount)
        {
          blocks.RemoveAt(blocks.Count - 1);
        }
        while (blocks.Count < requiredBlockCount)
        {
          blocks.Add(new T[itemsPerBlock]);
        }
        capacity = (long)itemsPerBlock * blocks.Count;
      }
    }

    public T this[long index]
    {
      get
      {
        Debug.Assert(index < capacity);
        var blockNumber = (int)(index >> shift);
        var itemNumber = index & (itemsPerBlock - 1);
        return blocks[blockNumber][itemNumber];
      }
      set
      {
        Debug.Assert(index < capacity);
        var blockNumber = (int)(index >> shift);
        var itemNumber = index & (itemsPerBlock - 1);
        blocks[blockNumber][itemNumber] = value;
      }
    }

    public IEnumerator<T> GetEnumerator()
    {
      for (long i = 0; i < capacity; i++)
      {
        yield return this[i];
      }
    }

    System.Collections.IEnumerator System.Collections.IEnumerable.GetEnumerator()
    {
      return this.GetEnumerator();
    }

  }

И возвращаясь к исходной проблеме сортировки...Что мне действительно нужно, так это способ действовать по порядку с каждым элементом массива.Но при таких больших массивах невозможно копировать данные, сортировать их, обрабатывать их, а затем удалять отсортированную копию (должен сохраняться исходный порядок).Поэтому я создал статический класс OrderedOperation, который позволяет выполнять произвольную операцию над каждым элементом несортированного массива в отсортированном порядке.И делайте это с небольшим объемом памяти (здесь меняйте память на время выполнения).

  public static class OrderedOperation
  {
    public delegate void WorkerDelegate(int index, float progress);

    public static void Process(WorkerDelegate worker, IEnumerable<int> items, int count, int maxItem, int maxChunkSize)
    {
      // create a histogram such that a single bin is never bigger than a chunk
      int binCount = 1000;
      int[] bins;
      double binScale;
      bool ok;
      do
      {
        ok = true;
        bins = new int[binCount];
        binScale = (double)(binCount - 1) / maxItem;
        int i = 0;
        foreach (int item in items)
        {
          bins[(int)(binScale * item)]++;
          if (++i == count)
          {
            break;
          }
        }
        for (int b = 0; b < binCount; b++)
        {
          if (bins[b] > maxChunkSize)
          {
            ok = false;
            binCount *= 2;
            break;
          }
        }
      } while (!ok);

      var chunkData = new int[maxChunkSize];
      var chunkIndex = new int[maxChunkSize];
      var done = new System.Collections.BitArray(count);
      var processed = 0;
      var binsCompleted = 0;
      while (binsCompleted < binCount)
      {
        var chunkMax = 0;
        var sum = 0;
        do
        {
          sum += bins[binsCompleted];
          binsCompleted++;
        } while (binsCompleted < binCount - 1 && sum + bins[binsCompleted] <= maxChunkSize);
        Debug.Assert(sum <= maxChunkSize);
        chunkMax = (int)Math.Ceiling((double)binsCompleted / binScale);
        var chunkCount = 0;
        int i = 0;
        foreach (int item in items)
        {
          if (item < chunkMax && !done[i])
          {
            chunkData[chunkCount] = item;
            chunkIndex[chunkCount] = i;
            chunkCount++;
            done[i] = true;
          }
          if (++i == count)
          {
            break;
          }
        }
        Debug.Assert(sum == chunkCount);
        Array.Sort(chunkData, chunkIndex, 0, chunkCount);
        for (i = 0; i < chunkCount; i++)
        {
          worker(chunkIndex[i], (float)processed / count);
          processed++;
        }
      }
      Debug.Assert(processed == count);
    }
  }

Два класса могут работать вместе (я именно так их использую), но это не обязательно.Я надеюсь, что кто-то еще найдет их полезными.Но я признаю, что это второстепенные классы.Вопросы приветствуются.И если мой код отстой, я тоже хотел бы услышать советы.

Одна последняя мысль:Как вы можете видеть в OrderedOperation, я использую целые числа, а не длинные.В настоящее время для меня этого достаточно, несмотря на первоначальный вопрос (приложение находится в стадии разработки, если вы не можете сказать).Но класс также должен иметь возможность обрабатывать длинные значения, если возникнет такая необходимость.

Answer 1

Вы обнаружите, что даже в 64-битной среде максимальное количество элементов в массиве равно int.MaxValue.

Существующие методы, которые принимают или возвращают Int64 просто бросьте long ценности для Int32 внутренне и, в случае параметров, выдаст ArgumentOutOfRangeException если long параметр не находится между int.MinValue и int.MaxValue.

Например, LongLength свойство, которое возвращает Int64, просто приводит и возвращает значение Length свойство:

public long LongLength
{
    get { return (long)this.Length; }    // Length is an Int32
}

Поэтому я предлагаю Int64 указатели на Int32 а затем позвоните в один из существующих Sort перегрузки.

Answer 2

Поскольку Array.Copy принимает параметры Int64, вы можете извлечь раздел, который нужно отсортировать, отсортировать его, а затем вернуть обратно.Конечно, если вы сортируете менее 2^32 элементов.

Answer 3

Похоже, что если вы сортируете более 2 ^ 32 элементов, то в любом случае было бы лучше написать свой собственный, более эффективный алгоритм сортировки.