排序-006-Quick-Sort-03-Deal-With-Identical-Keys

本文通过三种不同类型的数组:随机数组、近乎有序数组和包含大量重复元素的数组,对比了快速排序与归并排序的性能。实验结果显示,在一般情况下,快速排序表现优于归并排序,但在近乎有序的数组上,归并排序更胜一筹。

main.cpp

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <ctime>
#include "SortTestHelper.h"
#include "MergeSort.h"
#include "InsertionSort.h"

using namespace std;


template <typename T>
int _partition(T arr[], int l, int r){

    swap( arr[l] , arr[rand()%(r-l+1)+l] );

    T v = arr[l];
    int j = l;
    for( int i = l + 1 ; i <= r ; i ++ )
        if( arr[i] < v ){
            j ++;
            swap( arr[j] , arr[i] );
        }

    swap( arr[l] , arr[j]);

    return j;
}

template <typename T>
int _partition2(T arr[], int l, int r){

    swap( arr[l] , arr[rand()%(r-l+1)+l] );
    T v = arr[l];

    // arr[l+1...i) <= v; arr(j...r] >= v
    int i = l+1, j = r;
    while( true ){
        while( i <= r && arr[i] < v )
            i ++;

        while( j >= l+1 && arr[j] > v )
            j --;

        if( i > j )
            break;

        swap( arr[i] , arr[j] );
        i ++;
        j --;
    }

    swap( arr[l] , arr[j]);

    return j;
}

template <typename T>
void _quickSort(T arr[], int l, int r){

//    if( l >= r )
//        return;
    if( r - l <= 15 ){
        insertionSort(arr,l,r);
        return;
    }

    int p = _partition2(arr, l, r);
    _quickSort(arr, l, p-1 );
    _quickSort(arr, p+1, r);
}

template <typename T>
void quickSort(T arr[], int n){

    srand(time(NULL));
    _quickSort(arr, 0, n-1);
}


int main() {

    int n = 1000000;

    // 测试1 一般性测试
    cout<<"Test for Random Array, size = "<<n<<", random range [0, "<<n<<"]"<<endl;
    int* arr1 = SortTestHelper::generateRandomArray(n,0,n);
    int* arr2 = SortTestHelper::copyIntArray(arr1,n);

    SortTestHelper::testSort("Merge Sort", mergeSort, arr1, n);
    SortTestHelper::testSort("Quick Sort", quickSort, arr2, n);

    delete[] arr1;
    delete[] arr2;

    cout<<endl;


    // 测试2 测试近乎有序的数组
    int swapTimes = 100;
    cout<<"Test for Random Nearly Ordered Array, size = "<<n<<", swap time = "<<swapTimes<<endl;
    arr1 = SortTestHelper::generateNearlyOrderedArray(n,swapTimes);
    arr2 = SortTestHelper::copyIntArray(arr1, n);

    SortTestHelper::testSort("Merge Sort", mergeSort, arr1, n);
    SortTestHelper::testSort("Quick Sort", quickSort, arr2, n);

    delete[] arr1;
    delete[] arr2;

    cout<<endl;


    // 测试3 测试存在包含大量相同元素的数组
    cout<<"Test for Random Array, size = "<<n<<", random range [0,10]"<<endl;
    arr1 = SortTestHelper::generateRandomArray(n,0,10);
    arr2 = SortTestHelper::copyIntArray(arr1, n);

    SortTestHelper::testSort("Merge Sort", mergeSort, arr1, n);
    SortTestHelper::testSort("Quick Sort", quickSort, arr2, n);

    delete[] arr1;
    delete[] arr2;


    return 0;
}
<think>嗯,用户这次的问题是关于电子设计中"具有非相同信号引脚的组件"。这属于硬件设计领域的专业问题,需要结合数字电路和EDA工具的知识来解答。 用户可能正在处理复杂的PCB设计或芯片封装,遇到了引脚功能不对称的情况。这类问题通常出现在高速数字电路、混合信号系统或异构集成设计中。从技术深度来看,用户应该是有一定硬件设计经验的设计师。 让我拆解这个问题:核心是"非相同信号引脚",这包含两层含义:一是物理引脚不对称(如BGA封装中不同区域的引脚间距不同),二是逻辑功能不对称(如多模式IO引脚或可配置引脚)。需要重点解释这两种情况。 参考之前提到的EDA工具[^1]和数字电路基础[^2],这类设计通常涉及: - 异构集成芯片(如SiP) - 高速接口(如DDR内存控制器) - 可编程逻辑器件 - 混合信号器件 特别要注意用户可能忽略的要点:引脚不对称设计其实是为了优化信号完整性,比如Intel的FIVR技术就把供电引脚集中在芯片中心。这属于进阶设计技巧。 后续可以建议用户关注IBIS模型验证和3D电磁仿真,这些对处理非对称引脚设计至关重要。用户如果正在做高速PCB设计,可能需要具体案例的解决方案。</think>在电子设计中,具有**非相同信号引脚**的组件通常指引脚功能不对称或存在特殊配置的器件,常见于以下场景: ### 一、典型组件类型 1. **异构集成芯片** - **系统级封装 (SiP)**:集成不同工艺的裸片(如CPU+GPU+RF模块),各子模块引脚功能不同 - **示例**:手机射频模块中,TX/RX引脚阻抗要求不同(通常TX:50Ω, RX:高阻)[^1] 2. **高速接口器件** - **DDR内存控制器**: - 地址/命令引脚(单向) - 数据引脚(双向) - DQS差分时钟(需阻抗匹配) - **设计约束**:数据组(DQ)需等长布线,但地址线可宽松[^2] 3. **可编程逻辑器件** - **FPGA的Bank结构**: ```plaintext Bank 0:支持LVDS (1.8V) Bank 1:支持HDMI (2.5V) Bank 2:专用时钟输入 ``` *不同Bank的电气特性和功能引脚不兼容* ### 二、关键设计挑战 1. **信号完整性** - 混合信号设计中(如ADC前端): - 模拟引脚需屏蔽层保护 - 数字引脚需加终端电阻 - *对策*:使用分割地层(Split Ground Plane) 2. **供电不对称性** - 多电压域芯片(如SoC): - 核心电压引脚:低电压(0.9V) + 大电流 - I/O电压引脚:高电压(3.3V) + 低电流 - *设计要点*:采用星型拓扑供电,避免共阻抗耦合 3. **引脚复用冲突** - 如MCU的BOOT引脚: - 上电时:配置启动模式 - 运行时:GPIO功能 - *解决方案*:添加缓冲电路隔离模式切换 ### 三、设计实践建议 ```mermaid graph TD A[原理图设计] --> B{引脚功能分析} B -->|对称引脚| C[匹配布线] B -->|非对称引脚| D[特性化处理] D --> E[模拟引脚: 加π型滤波器] D --> F[高速数字: 阻抗控制] D --> G[高灵敏引脚: 隔离保护] ``` **验证流程**: 1. 使用IBIS模型仿真信号质量 2. 通过TDR(时域反射计)测量阻抗连续性 3. 电源完整性分析(如PDN阻抗谱) > 案例:某千兆以太网PHY芯片设计中,TX/RX通道引脚特性差异导致回波损耗-15dB,通过添加共模扼流圈优化至-30dB[^1]。
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