"""
Carlos J Corrada Bravo
Este programa calcula el promedio de tiempo de ejecucion de cuatro algoritmos de ordenamiento
La variable maxValor define el valor maximo de los elementos de la lista
La variable largoLista define el largo de las listas a ordenar
La variable veces define las veces que se va a hacer el ordenamiento 
Al final se imprimen los promedios de cada algortimo
"""
from random import randint
import time
import math

def mergeSort(lista):
        if (len(lista) == 1):
            return lista
        
        n = len(lista)
        
        # Se divide la lista
        firstHalf = lista[0:n//2]
        secondHalf = lista[n//2:n]

        # Se vuelve a llamar para cada mitad
        firstHalf = mergeSort(firstHalf)
        secondHalf = mergeSort(secondHalf)

        # Se unen las listas
        lista = merge(firstHalf,secondHalf)

        return lista


#Esta es la implementación de Heap sort de Geeksforgeeks
#https://www.geeksforgeeks.org/heap-sort/
def heapSort(lista):
	#definan el algoritmo de ordenamiento heapsort
	n = len(lista)
	#Se hace el maxheap
	for i in range(n // 2 - 1, -1, -1):
		heapify(lista, n, i)
	#Se extraen elementos uno a uno
	for i in range(n - 1, 0, -1):
		(lista[i], lista[0]) = (lista[0], lista[i])
		heapify(lista, i, 0)
	return lista

"""
Esta implementación de la función partition, relacionada a quicksort fue extraida de geeksforgeeks.org Oct 4, 2022
https://www.geeksforgeeks.org/quick-sort/
"""
def partition(lista, low, high):
	pivot = lista[high]
	i = low - 1
	for j in range(low, high):
		if lista[j] <= pivot:
			i = i + 1
			(lista[i], lista[j]) = (lista[j], lista[i])
	(lista[i + 1], lista[high]) = (lista[high], lista[i + 1])

	return i + 1

"""
Esta implementación de quicksort fue extraida de geeksforgeeks.org Oct 4, 2022
https://www.geeksforgeeks.org/quick-sort/
"""
def quickSort(lista, low, high):
	#definan el algoritmo de ordenamiento quicksort
	if low < high:
		pi = partition(lista, low, high)
		quickSort(lista, low, pi - 1)
		quickSort(lista, pi + 1, high)
	return lista

def shellSort(lista):
	#definan el algoritmo de ordenamiento shellsort
	return lista

def heapify(lista, n, i):
	largest = i		#largest = raíz
	l = 2 * i * 1	#left
	r = 2 * i + 2	#right
	#Ver is existe una rama isquierda y si es mayor a la raíz
	if l < n and lista[i] < lista[l]:
		largest = l
	#Ver is existe una rama derecha y si es mayor a la raíz
	if r < n and lista[largest] < lista[r]:
		largest = r
	#Se cambia la raíz si fuese necesario
	if largest != i:
		(lista[i], lista[largest]) = (lista[largest], lista[i])		#swap
		#Se llama heapify en la raíz nueva
		heapify(lista, n, largest)

def merge(firstHalf, secondHalf):
        mergeList = []

        # Mientras ninguna lista este vacia
        while (len(firstHalf) != 0) and (len(secondHalf) != 0):
                
                if firstHalf[0] > secondHalf[0]:
                        n = secondHalf.pop(0)
                        mergeList.append(n)
                else:
                        n = firstHalf.pop(0)
                        mergeList.append(n)

        # Si la primera mitad no esta vacia, se anade a la lista merge
        while len(firstHalf) != 0:
                mergeList.append(firstHalf[0])
                firstHalf.pop(0)

        # Si la segunda mitad no esta vacia, se anade a la lista merge
        while len(secondHalf) != 0:
                mergeList.append(secondHalf[0])
                secondHalf.pop(0)

        return mergeList
                        
        

maxValor=1000 	#define el valor maximo de los elementos de la lista
largoLista=1000 #define el largo de las listas a ordenar
veces=100 		#define las veces que se va a hacer el ordenamiento 

acumulaMerge=0 	#variable para acumular el tiempo de ejecucion del mergesort
acumulaHeap=0 	#variable para acumular el tiempo de ejecucion del heapsort
acumulaQuick=0 	#variable para acumular el tiempo de ejecucion del quicksort
acumulaShell=0 	#variable para acumular el tiempo de ejecucion del shellsort

for i in range(veces):
	mergelista = [randint(0,maxValor) for r in range(largoLista)] #creamos una lista con valores al azar
	heaplista=list(mergelista)
	quicklista=list(mergelista)
	searchlista=list(mergelista)

	t1 = time.time() 				#seteamos el tiempo al empezar
	mergeSort(mergelista) 				#ejecutamos el algoritmo mergeSort
	acumulaMerge+=time.time()-t1 	#acumulamos el tiempo de ejecucion
	
	t1 = time.time()				#seteamos el tiempo al empezar
	heapSort(heaplista)					#ejecutamos el algoritmo heapSort
	acumulaHeap+=time.time()-t1 	#acumulamos el tiempo de ejecucion
	
	t1 = time.time()				#seteamos el tiempo al empezar
	quickSort(quicklista, 0, len(quicklista) - 1)				#ejecutamos el algoritmo quickSort
	acumulaQuick+=time.time()-t1 	#acumulamos el tiempo de ejecucion
	
	t1 = time.time()				#seteamos el tiempo al empezar
	shellSort(searchlista)				#ejecutamos el algoritmo shellSort
	acumulaShell+=time.time()-t1 	#acumulamos el tiempo de ejecucion

#imprimos los resultados
print("Promedio de tiempo de ejecucion de "+ str(veces) +" listas de largo " + str(largoLista))
print("MergeSort " + str(acumulaMerge/veces) + " segundos")
print("HeapSort " + str(acumulaHeap/veces) + " segundos")
print("QuickSort " + str(acumulaQuick/veces) + " segundos")
print("ShellSort " + str(acumulaShell/veces) + " segundos")