替換選擇技術英文解釋翻譯、替換選擇技術的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【計】 replacement selection technique

分詞翻譯：

替的英語翻譯：

on behalf of; replace; take the place of

換的英語翻譯：

barter; exchange; trade

選擇的英語翻譯：

select; choose; elect; pick; staple; choice; selection
【計】 ALT; selecting
【醫】 selection
【經】 pick; select; selecting; selection

技術的英語翻譯：

art; science; skill; technique; technology
【計】 switching technique; techno
【醫】 technic; technique
【經】 technique; technology

專業解析

替換選擇技術（Replacement Selection）是一種用于外部排序的高效算法，主要用于處理大規模數據排序時内存受限的場景。其核心原理是通過動态維護一個優先隊列（通常是最小堆），在内存中篩選并輸出當前最小元素，同時用新元素替換已輸出的元素位置，從而最大化利用内存并減少磁盤I/O操作。以下是詳細解釋：

一、技術定義與核心機制

中英術語對照
- 中文：替換選擇技術
- 英文：Replacement Selection
- 核心目标：生成更長的有序順串（runs），減少歸并次數，提升外排序效率。
算法流程
- 初始化：從輸入文件讀取數據填充至大小為 ( M ) 的堆（最小堆）。
- 輸出與替換：
  - 輸出堆頂最小元素至當前順串。
  - 從輸入文件讀取新元素：
    - 若新元素 ≥ 當前順串末尾值，則插入堆頂并堆化；
    - 否則暫存至緩沖隊列（不參與當前順串）。
- 堆耗盡處理：
  當堆為空時，将緩沖隊列數據重新建堆，開始新順串的生成。
數學表示
設堆大小為 ( M )，輸入序列為 ( S )，輸出順串平均長度 ( L ) 滿足：

$$ L = 2M $$

即理想情況下順串長度可達内存容量的兩倍（遠優于簡單排序的 ( M )）。

二、應用場景與優勢

典型應用
- 數據庫大規模數據排序（如 B+ 樹構建）
- 大數據處理框架（如 Hadoop/Spark 的 Shuffle 階段優化）
性能優勢
- 減少磁盤I/O：通過延長順串降低歸并趟數。
- 自適應特性：對部分有序數據可生成超長順串（接近 ( 2M )）。
- 時間複雜度：建堆 ( O(M) )，每元素插入/删除 ( O(log M) )，總複雜度 ( O(N log M) )。

三、權威參考文獻

經典教材
- Knuth, D. E. The Art of Computer Programming, Volume 3: Sorting and Searching（第 5.4.1 節）
  - 首次系統描述替換選擇算法及數學證明。
- Sedgewick, R. Algorithms in C++: Parts 1–4（第 11 章）
  - 詳解堆實現與性能分析。
工程實踐指南
- Garcia-Molina, H., Ullman, J. D., & Widom, J. (2009). Database Systems: The Complete Book（第 15.4 節）
  - 讨論數據庫中外排序的優化策略。
開源實現參考
- Apache Hadoop MapReduce 源碼（ReplacementSelection 類）
  - 實際應用案例：優化 Shuffle 階段的中間數據排序。

四、技術演進與局限

改進方向
- 并行化：結合多路歸并（如 TimSort）提升多核利用率。
- 混合策略：與敗者樹（Tournament Tree）結合減少比較次數。
局限性
- 數據隨機分布時性能最優，但若數據嚴格逆序，順串長度退化為 ( M )。
- 堆維護開銷在極小内存場景下可能成為瓶頸。

注：因搜索結果未提供可直接引用的網頁鍊接，本文參考文獻以計算機科學經典著作及開源項目文檔為準，建議通過學術數據庫（如 ACM DL、IEEE Xplore）或官方文檔庫（Apache Software Foundation）獲取原始資料。

網絡擴展解釋

替換選擇技術是外部排序算法中的關鍵步驟，主要用于生成更長的初始順串（即有序數據塊），以減少歸并次數，提升排序效率。以下是其核心要點：

技術原理

基本概念
在外部排序中，當數據量超出内存容量時，需将數據分塊排序後歸并。替換選擇通過動态調整内存中的元素，生成比内存容量更大的順串。例如，若内存容量為$M$，傳統方法生成$M$大小的順串，而替換選擇平均可生成$2M$的順串。
實現方式
通常使用最小堆結構維護内存中的元素：
- 初始化時，将内存填滿數據并建堆。
- 輸出堆頂元素（當前最小值）到順串。
- 從輸入流中讀取新元素，若新元素≥已輸出的堆頂元素，則替換堆頂并調整堆；否則标記為“不可用”，待當前順串結束後再處理。

優勢與適用場景

減少歸并次數：生成的順串越長，歸并階段所需的合并次數越少，從而降低I/O開銷。
高效處理部分有序數據：若輸入數據已接近有序，替換選擇能生成更長的順串，甚至接近整體有序。
典型應用：數據庫排序、大規模日志處理等需要處理海量數據的場景。

示例說明

假設内存容量為3，輸入序列為[5, 3, 8, 6, 2, 7]：

初始堆為，輸出3，順串為。
讀入6，因6≥3，替換堆頂并調整堆為，輸出5，順串為。
讀入2，因2<5，标記為“不可用”，順串結束。最終生成順串``，長度超過内存容量。

替換選擇技術通過動态維護内存中的有序結構，優化了外部排序的初始順串生成效率，尤其適合處理接近有序的大規模數據。具體實現可參考外部排序算法中的堆應用。