Neden Collections.sort Mergesort kullanıyor ama Arrays.sort kullanmıyor?

JDK-8 (x64) kullanıyorum. İçin Arrays.sort(ilkel) Java belgelerinde aşağıdaki bulundu:

Sıralama algoritması, Vladimir Yaroslavskiy, Jon Bentley ve Joshua Bloch imzalı Dual-Pivot Quicksort'tur .

İçin Collections.sort(nesneler) Bu "Timsort" bulundu:

Bu uygulama kararlı, uyarlanabilir, yinelemeli bir birleştirmedir ... Bu uygulama , belirtilen listeyi bir diziye döker, diziyi sıralar ve her bir öğeyi dizideki karşılık gelen konumdan sıfırlayarak liste üzerinde yineler.

Bir Collections.sortdizi kullanılıyorsa, neden sadece Arrays.sortdual-pivot QuickSort'u çağırmıyor veya kullanmıyor ? Neden Mergesort kullanmalı ?

API , Quicksort'un sunmadığı istikrarlı bir sıralamayı garanti eder . Ancak, ilkel değerleri doğal sıralarına göre sıralarken, ilkel değerlerin kimliği olmadığından bir fark görmezsiniz. Bu nedenle, Quicksort ilkel diziler için kullanılabilir ve daha verimli olduğu düşünüldüğünde kullanılacaktır¹.

Nesneler için, equalsuygulanmalarına veya sağlananlara göre eşit kabul edilen farklı kimliğe sahip nesnelerin Comparatorsırasını değiştirdiğini fark edebilirsiniz. Bu nedenle, Quicksort bir seçenek değildir. Dolayısıyla, MergeSort'un bir çeşidi kullanılır, mevcut Java sürümleri TimSort'u kullanır . Bu her ikisi için de geçerlidir Arrays.sortve Collections.sortJava 8 ile birlikte, Listkendisi sıralama algoritmalarını geçersiz kılabilir.

¹ Quicksort'un verimlilik avantajı, yerinde yapıldığında daha az belleğe ihtiyaç duymasıdır . Ancak dramatik bir en kötü durum performansına sahiptir ve TimSort'un yaptığı gibi bir dizideki önceden sıralanmış verilerin çalıştırılmasından yararlanamaz .

Bu nedenle, artık yanıltıcı olarak adlandırılan sınıfta kalırken, sıralama algoritmaları sürümden sürüme yeniden çalışıldı DualPivotQuicksort. Ayrıca, dokümantasyon uyuşmadı, bu da genel olarak, gerekli olmadığında bir spesifikasyonda dahili olarak kullanılan bir algoritmayı adlandırmanın kötü bir fikir olduğunu gösteriyor.

Mevcut durum (Java 8 ila Java 11 dahil) aşağıdaki gibidir:

• Genel olarak, ilkel diziler için sıralama yöntemleri, yalnızca belirli koşullar altında Quicksort'u kullanır . Daha büyük diziler için, TimSort'un yaptığı gibi, önce önceden sıralanmış veri çalıştırmalarını belirlemeye çalışacaklar ve çalıştırma sayısı belirli bir eşiği aşmadığında bunları birleştirecekler. Aksi takdirde, Quicksort'a geri dönerler , ancak küçük aralıklar için Insertion sıralamasına geri dönecek bir uygulama ile , bu sadece küçük dizileri değil aynı zamanda hızlı sıralamanın özyinelemesini de etkiler.
• sort(char[],…)ve uzunluğu belirli bir eşiği aşan diziler için Sayma sıralamasınısort(short[],…) kullanmak için başka bir özel durum ekleyin
• Aynı şekilde, Sayma sıralamasısort(byte[],…) kullanacak , ancak çok daha küçük bir eşikle, hiçbir zaman Quicksort kullanmadığı için dokümantasyonla en büyük kontrastı yaratıyor . Yalnızca küçük diziler için Ekleme sıralaması , aksi halde Sayma sıralaması kullanır .sort(byte[],…)

Belgeleri bilmiyorum, ancak java.util.Collections#sortJava 8'de (HotSpot) uygulanması şu şekildedir:

@SuppressWarnings({"unchecked", "rawtypes"})
public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c) {
    list.sort(c);
}

Ve List#sortşu uygulamaya sahiptir:

@SuppressWarnings({"unchecked", "rawtypes"})
default void sort(Comparator<? super E> c) {
    Object[] a = this.toArray();
    Arrays.sort(a, (Comparator) c);
    ListIterator<E> i = this.listIterator();
    for (Object e : a) {
        i.next();
        i.set((E) e);
    }
}

Sonuç olarak, perde arkasında (nesne öğelerinin) Collections#sortkullanır Arrays#sort. Bu uygulama, birleştirme sıralaması veya zaman sıralaması kullanır.

Javadoc'a göre, Quicksort kullanılarak yalnızca ilkel diziler sıralanır. Nesne dizileri de bir Mergesort ile sıralanır.

Bu yüzden Collections.sort, Nesneler için Arrays.sort ile aynı sıralama algoritmasını kullanıyor gibi görünüyor.

Başka bir soru, ilkel diziler için neden Nesne dizilerinden farklı bir sıralama algoritmasının kullanıldığı olabilir?

Cevapların çoğunda belirtildiği gibi.

Quicksort, Arrays.sort tarafından ilkel koleksiyonları sıralamak için kullanılır, çünkü kararlılık gerekli değildir (sıralamada iki özdeş girişin takas edilip edilmediğini bilemez veya umursamazsınız)

MergeSort veya daha spesifik olarak Timsort, Arrays.sort tarafından nesne koleksiyonlarını sıralamak için kullanılır. Kararlılık gereklidir. Quicksort istikrar sağlamaz, Timsort sağlar.

Collections.sort delegeleri Arrays.sort'a, bu nedenle MergeSort'a referans veren javadoc'u görüyorsunuz.

Hızlı Sıralama, sıralamayı birleştirme söz konusu olduğunda iki büyük dezavantaja sahiptir:

• İlkel olmayana gelince kararlı değil.
• N log n performansını garanti etmez.

Kararlılık, (değer) eşitliğinden farklı bir kimlik kavramı olmadığından, ilkel tipler için bir sorun değildir.

İstikrar, rastgele nesneleri sıralarken çok önemlidir. Birleştirme Sıralamanın, girdi ne olursa olsun n log n (zaman) performansını garanti etmesi güzel bir yan avantajıdır. Bu nedenle, nesne referanslarını sıralamak için kararlı bir sıralama (Birleştirme Sıralaması) sağlamak için birleştirme sıralaması seçilir.