前提：在你看这篇文章之前假设你已经了解过外部排序的思想，所以在这里外部排序的基本原理就不加赘述了。
基本要点：外部排序顾名思义是对外部存储空间中数据的排序，那为什么不能像选择排序、插入排序、快速排序那样也直接进行排序呢？原因是外部存储的数据量可能是非常大的，而计算机的内存大小要远远小于外存，计算机一下子读不了那么多数据，无法一次性对它们进行排序，这就是外部排序产生的原因。
基本思想：
我们这里借助归并排序的思想（这也是外部排序中最基本的思想，假设大家已经对归并排序有一定了解），假设我的一个文件中有10000个数据，而我的内存每次只能读2000个数据，那我先对文件预处理一下，将原文件切割成5个小文件，每个文件中有2000个有序数据（在读入内存2000个数据后，对数据排序后再写入到新文件中）。
然后我们开始进行文件合并（这里采用2-路归并）。先分别打开两个文件，分别读取文件的第一行数据，把数据较小的写入到一个新文件中，然后把数据较小的文件再往下读一行，直到两个文件中的数据全部有序地写到新文件中为止，这样原先5个2000个数据的文件变为2个4000个数据和1个2000个数据的文件。
重复步骤2，再次合并变为1个8000个数据和1个2000个数据的文件，再次合并变为1个10000个数据的文件。排序完成，原先有10000个数据的文件变得有序。
下面是模拟外部排序的代码：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>
#include<string.h>
#define MAXNUM 2000
int filenum;
int filenumtemp;
int filenumend;
void CreatFile()
{
FILE *f;
f = fopen("test.txt", "w+");
srand((unsigned)time(NULL));
for (int i = 0; i < 10000; ++i)
{
int temp = rand() % 100; //产生0-100的随机数
fprintf(f, "%d\n", temp);
}
fclose(f);
}
void merge(int num[], int start, int mid, int end)
{
int n1 = mid - start + 1;
int n2 = end - mid;
int *left, *right;
left = (int*)malloc(n1 * sizeof(int));
right = (int*)malloc(n2 * sizeof(int));
int i, j, k;
for (i = 0; i < n1; i++)
left[i] = num[start + i];
for (j = 0; j < n2; j++)
right[j] = num[mid + 1 + j];
i = j = 0;
k = start;
while (i < n1 && j < n2)
if (left[i] < right[j])
num[k++] = left[i++];
else
num[k++] = right[j++];
while (i < n1)
num[k++] = left[i++];
while (j < n2)
num[k++] = right[j++];
free(left);
free(right);
}
void merge_sort(int num[], int start, int end)
{
int mid;
if (start < end)
{
mid = (start + end) / 2;
merge_sort(num, start, mid);
merge_sort(num, mid + 1, end);
merge(num, start, mid, end);
}
}
void MergeFile()
{
filenumtemp = 0;
while (filenum != 1)
{
while (filenumtemp < filenum)
{
if ((filenum - filenumtemp) == 1)
{
FILE *f1, *f;
char filename1[10] = { "" };
filenumtemp++;
filename1[0] = filenumtemp + 48;
strcat(filename1, ".txt");
f1 = fopen(filename1, "r");
filenumend++;
char filename[10] = { "" };
filename[0] = filenumend + 48;
strcat(filename, "temp.txt");
f = fopen(filename, "w+");
int num1;
while (fscanf(f1, "%d", &num1) != EOF)
{
fprintf(f, "%d\n", num1);
}
fclose(f1);
fclose(f);
}
else
{
FILE *f1, *f2, *f;
char filename1[10] = { "" };
filenumtemp++;
filename1[0] = filenumtemp + 48;
strcat(filename1, ".txt");
f1 = fopen(filename1, "r");
char filename2[10] = { "" };
filenumtemp++;
filename2[0] = filenumtemp + 48;
strcat(filename2, ".txt");
f2 = fopen(filename2, "r");
filenumend++;
char filename[10] = { "" };
filename[0] = filenumend + 48;
strcat(filename, "temp.txt");
f = fopen(filename, "w+");
int temp;
int count = 0;
int num1, num2;
fscanf(f1, "%d", &num1);
fscanf(f2, "%d", &num2);
while (true)
{
if (num1 < num2)
{
fprintf(f, "%d\n", num1);
if (fscanf(f1, "%d", &num1) == EOF)
{
fprintf(f, "%d\n", num2);
while (fscanf(f2, "%d", &num2) != EOF)
{
fprintf(f, "%d\n", num2);
}
break;
}
}
else
{
fprintf(f, "%d\n", num2);
if (fscanf(f2, "%d", &num2) == EOF)
{
fprintf(f, "%d\n", num1);
while (fscanf(f1, "%d", &num1) != EOF)
{
fprintf(f, "%d\n", num1);
}
break;
}
}
}
fclose(f1);
fclose(f2);
fclose(f);
}
char filename1[10] = { "" };
char filename2[10] = { "" };
filename1[0] = filenumend + 48;
filename2[0] = filenumend + 48;
strcat(filename1, "temp.txt");
strcat(filename2, ".txt");
char filename3[10] = { "" };
char filename4[10] = { "" };
filename3[0] = filenumend * 2 - 1 + 48;
filename4[0] = filenumend * 2 + 48;
strcat(filename3, ".txt");
strcat(filename4, ".txt");
int r1 = remove(filename3);
int r2 = remove(filename4);
printf("r1=%d r2=%d\n", r1, r2);
rename(filename1, filename2);
//printf("filenum=%d filenumtemp=%d filenumend=%d\n", filenum, filenumtemp, filenumend);
if (filenumtemp == filenum&&filenum != 1)
{
filenum = filenumend;
filenumtemp = 0;
filenumend = 0;
}
}
}
char filename1[20] = { "" };
char filename2[20] = { "" };
filename1[0] = 1 + 48;
strcat(filename1, ".txt");
strcat(filename2, "test_sort.txt");
rename(filename1, filename2);
printf("排序完成，有序序列保存在：test_sort.txt文件中\n");
}
void CreatTempFile(int temp[], int count)
{
FILE *f;
char filename[10] = { "" };
filename[0] = filenum + 48;
strcat(filename, ".txt");
f = fopen(filename, "w+");
for (int i = 0; i < count; ++i)
{
fprintf(f, "%d\n", temp[i]);
}
fclose(f);
}
void SortFile()
{
FILE *f;
f = fopen("test.txt", "r");
int *temp;
temp = (int *)malloc(MAXNUM * sizeof(int));
char tempchar;
int count = 0;
while (fscanf(f, "%d", &temp[count])!=EOF)
{
count++;
if (count == MAXNUM)
{
filenum++;
merge_sort(temp, 0, count - 1);
CreatTempFile(temp, count);
count = 0;
}
}
if (count != 0)
{
filenum++;
CreatTempFile(temp, count);
count = 0;
}
fclose(f);
free(temp);
}
int main()
{
CreatFile(); //生成10000个随机数存储在test.txt文件中
SortFile(); //初次切割并排序为有序文件
MergeFile(); //对文件进行归并排序
return 0;
}注：使用败者树进行多路合并可加快文件的排序速度，这里只使用了2-路归并排序，对原文件的预处理排序可使用内部排序的任何一种算法，当然效率越快，排序稳定最好。
