数据结构 外部排序 多路归并排序

（1）代码如下：
merge.c
#include "c1.h"
#include "c2.h" 
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
 
/* k路归并 */
#define k 3 
 
/* 设输出M个数据换行 */
#define M 10 
 
/* k+1个文件指针(fp[k]为大文件指针)，全局变量 */
FILE *fp[k + 1]; 
 
/* 败者树是完全二叉树且不含叶子，可采用顺序存储结构 */
typedef int LoserTree[k]; 
 
typedef int ExNode, External[k+1]; 
 
/* 全局变量 */
External b; 
 
/* 从第i个文件(第i个归并段)读入该段当前第1个记录的关键字到外结点 */
int input(int i, KeyType *a){
    int j = fscanf(fp[i], "%d ", a);
    if(j > 0){
        printf("%d/n", *a);
        return 1;
    }else{
        return 0;
    }
}
 
/* 将第i个文件(第i个归并段)中当前的记录写至输出归并段 */
void output(int i){
    fprintf(fp[k], "%d ", b[i]);
}
 
/* 沿从叶子结点b[s]到根结点ls[0]的路径调整败者树。*/
void Adjust(LoserTree ls, int s){ 
    int i, t;
     
    /* ls[t]是b[s]的双亲结点 */
    t = (s + k) / 2; 
    while(t > 0){
        /* s指示新的胜者 */
        if(b[s] > b[ls[t]]){
            i = s;
            s = ls[t]; 
            ls[t] = i;
        }
        t = t / 2;
    }
    ls[0] = s;
}
 
/** 
* 已知b[0]到b[k-1]为完全二叉树ls的叶子结点，存有k个关键字，沿从叶子 
* 到根的k条路径将ls调整成为败者树。
*/
void CreateLoserTree(LoserTree ls){ 
    int i;
    b[k] = MINKEY;
     
    /* 设置ls中“败者”的初值 */
    for(i = 0; i < k; ++i){
        ls[i] = k; 
    }
     
    /* 依次从b[k-1]，b[k-2]，…，b[0]出发调整败者 */
    for(i = k - 1; i >= 0; --i){
        Adjust(ls, i);
    }
}
 
/** 
* 利用败者树ls将编号从0到k-1的k个输入归并段中的记录归并到输出归并段。 
* b[0]至b[k-1]为败者树上的k个叶子结点，分别存放k个输入归并段中当前记录的关键字。 
*/
void K_Merge(LoserTree ls, External b){ 
    int i, q;
     
    /* 分别从k个输入归并段读人该段当前第一个记录的关键字到外结点 */
    for(i = 0; i < k; ++i) {
        input(i, &b[i]);
    }
     
    /* 建败者树ls，选得最小关键字为b[ls[0]].key */
    CreateLoserTree(ls); 
     
    while(b[ls[0]] != MAXKEY){
        /* q指示当前最小关键字所在归并段 */
        q = ls[0]; 
         
        /* 将编号为q的归并段中当前（关键字为b[q].key）的记录写至输出归并段 */
        output(q); 
         
        /* 从编号为q的输入归并段中读人下一个记录的关键字 */
        if(input(q, &b[q]) > 0){
            /* 调整败者树，选择新的最小关键字 */
            Adjust(ls,q); 
        } 
    }
     
    /* 将含最大关键字MAXKEY的记录写至输出归并段 */
    output(ls[0]); 
}
 
void show(KeyType t) {
    printf("(%d)", t);
}
 
void main(){
    KeyType r;
    int i, j;
    char fname[k][4], fout[5] = "out", s[3];
    LoserTree ls;
     
    /* 依次打开f0,f1,f2,…,k个文件 */
    for(i = 0; i < k; i++){ 
        /* 生成k个文件名f0,f1,f2,… */
        itoa(i, s, 10); 
        strcpy(fname[i], "f");
        strcat(fname[i], s);
         
        /* 以读的方式打开文件f0,f1,… */
        fp[i] = fopen(fname[i], "r"); 
        printf("有序子文件f%d的记录为:/n",i);
         
        /* 依次将f0,f1,…的数据读入r */
        do{
            j = fscanf(fp[i], "%d ", &r);
            /* 输出r的内容 */
            if(j == 1){
                show(r); 
            }
        }while(j == 1);
        printf("/n");
         
        /* 使fp[i]的指针重新返回f0,f1,…的起始位置，以便重新读入内存 */
        rewind(fp[i]); 
    }
     
    /* 以写的方式打开大文件fout */
    fp[k] = fopen(fout, "w"); 
     
    /* 利用败者树ls将k个输入归并段中的记录归并到输出归并段，即大文件fout */
    K_Merge(ls, b); 
     
    /* 关闭文件f0,f1,…和文件fout */
    for(i = 0; i <= k; i++){
        fclose(fp[i]); 
    }
     
    /* 以读的方式重新打开大文件fout验证排序 */
    fp[k] = fopen(fout, "r"); 
    printf("排序后的大文件的记录为:/n");
     
    i = 1;
    do{
        /* 将fout的数据读入r */
        j = fscanf(fp[k], "%d ", &r);
 
        /* 输出r的内容 */
        if(j == 1){
            show(r); 
        }
         
        /* 换行 */
        if(i++ % M == 0){
            printf("/n"); 
        }
    }while(j == 1);
    printf("/n");
     
    /* 关闭大文件fout */
    fclose(fp[k]); 
}

(2) c1.h
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define OK 1
#define ERROR 0
#define INFEASIBLE -1
#define MINKEY -1
#define MAXKEY 100
 
/* Status是函数的类型,其值是函数结果状态代码，如OK等 */
typedef int Status; 
 
/* Boolean是布尔类型,其值是TRUE或FALSE */
typedef int Boolean;

(3) c2.h
/* 一个用作示例的小顺序表的最大长度 */
#define MAXSIZE 20 
 
typedef int KeyType;

(4) 测试数据
f0: 10 15 16 100
f1: 9 18 20 100
f2: 20 22 40 100
out: 9 10 15 16 18 20 20 22 40 100