408 数据结构｜外部排序：流程与 k 路归并

对应章节：排序 → 外部排序

1. 什么是外部排序

当待排序数据太大，无法一次性全部放进内存时，就要使用外部排序。

核心流程：

大文件
↓
分块读入内存
↓
每块内部排序
↓
形成多个有序的初始归并段
↓
多路归并
↓
得到最终有序文件

2. 生成初始归并段

假设内存一次能装下 L 个记录：

读入 L 个记录
↓
在内存中排序
↓
写回外存
↓
形成一个有序归并段

重复后得到：

r 个初始归并段

3. 什么是 k 路归并

k 路归并：

一次同时合并 k 个有序归并段。

内存中通常需要：

k 个输入缓冲区
+
1 个输出缓冲区

4. k 路归并怎么做

1. 从 k 个归并段各读一块到输入缓冲区
2. 比较 k 个当前候选记录
3. 选最小记录放入输出缓冲区
4. 某输入缓冲区用完，就继续读对应归并段
5. 输出缓冲区写满，就写回外存
6. 重复直到合并完成

5. 需要多少趟归并

初始有 r 个归并段，每次做 k 路归并：

S = ceil(log_k r)

大白话：

每做一趟
归并段数量大约缩小为原来的 1/k

例如：

r=16，k=4

16 → 4 → 1

所以：

S=2

6. 速记

外部排序：
先分块排好
再多路合并

k路归并：
k个输入缓冲区
1个输出缓冲区

归并趟数：
S = ceil(log_k r)