面试题：Bash数组高效遍历与并行排序

Question

给定一个非常大的数值型数组（假设数组元素数量超过10000个），编写一个Bash脚本，要求在遍历数组的同时，使用多线程或并行处理技术对数组进行快速排序（可借助系统命令或编写自定义并行算法），以提高排序效率。最后输出排序后的数组，并简要说明实现思路和性能优化点。

Answer 1

实现思路

1. 分割数组：将大数组分割成多个较小的子数组，以便并行处理。
2. 并行排序：对每个子数组使用快速排序算法进行排序，可以利用系统命令sort或编写自定义的快速排序算法。
3. 合并结果：将排序后的子数组合并成一个完整的有序数组。

性能优化点

1. 合适的线程数：根据系统的CPU核心数来设置并行处理的线程数，避免线程过多导致的上下文切换开销。
2. 数据分割：合理分割数组，确保每个子数组的大小适中，既不会因为过小而导致并行开销大，也不会因为过大而失去并行优势。
3. 使用高效排序算法：快速排序本身是一种高效的排序算法，对于较大规模数据排序性能较好。

Bash脚本实现

#!/bin/bash

# 假设数组以空格分隔存储在变量中
array="12 34 56 78 90 13 25 47 69 81"

# 获取CPU核心数作为并行线程数
num_threads=$(nproc)

# 分割数组为子数组
subarray_size=$(( (${#array[@]} + num_threads - 1) / num_threads ))
subarrays=()
for ((i = 0; i < num_threads; i++)); do
    start=$(( i * subarray_size ))
    end=$(( (i == num_threads - 1)? ${#array[@]} : (i + 1) * subarray_size ))
    subarray=$(echo ${array[@]:$start:$((end - start))})
    subarrays+=("$subarray")
done

# 并行排序子数组
sorted_subarrays=()
for subarray in "${subarrays[@]}"; do
    (echo $subarray | tr ' ' '\n' | sort -n | tr '\n' ' ' & sorted_subarrays+=("$!"))
done

# 等待所有排序任务完成
for pid in "${sorted_subarrays[@]}"; do
    wait $pid
done

# 合并排序后的子数组
sorted_array=()
for subarray in "${sorted_subarrays[@]}"; do
    sorted_array+=( $(eval echo $subarray) )
done

# 输出排序后的数组
echo "Sorted array: ${sorted_array[@]}"

说明

1. 分割数组：根据CPU核心数将大数组分割成多个子数组。
2. 并行排序：使用sort -n命令对每个子数组进行排序，排序过程在后台并行执行。
3. 合并结果：等待所有排序任务完成后，将排序后的子数组合并成一个完整的有序数组并输出。