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归并排序的原理及java代码实现

2019-11-26 14:38:20
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概述

归并(Merge)排序法是将两个(或两个以上)有序表合并成一个新的有序表,即把待排序序列分为若干个子序列,每个子序列是有序的。然后再把有序子序列合并为整体有序序列。

归并排序采用的是递归来实现,属于“分而治之”,将目标数组从中间一分为二,之后分别对这两个数组进行排序,排序完毕之后再将排好序的两个数组“归并”到一起,归并排序最重要的也就是这个“归并”的过程,归并的过程中需要额外的跟需要归并的两个数组长度一致的空间。

效果图:

步骤

申请空间,使其大小为两个已经排序序列之和,该空间用来存放合并后的序列
设定两个指针,最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置
比较两个指针所指向的元素,选择相对小的元素放入到合并空间,并移动指针到下一位置
重复步骤3直到某一指针达到序列尾
将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾
实例

原始数据:

3 5 2 6 2
归并的前提是将数组分开,一分为二,再一分为二,分到不能再分,进行归并。

第一轮分隔,索引2 ((0+4)/2=2) 为中间

[3 5 2] [6 2]

第二轮分隔,对[3 5 2]进行分隔

[3 5] [2] [6 2]

第三轮分隔,对[3 5]进行分隔

[3] [5] [2] [6 2]

合并[3] [5]

[3 5] [2] [6 2]

合并[3 5] [2]

[2 3 5] [6 2]

第四轮分隔,对[6 2]进行分隔

[2 3 5] [6] [2]

合并[6] [2]

[2 3 5] [2 6]

合并[2 3 5] [2 6]

[2 2 3 5 6]

代码实现(Java)

package com.coder4j.main.arithmetic.sorting;public class Merge {    private static int mark = 0;  /**   * 归并排序   *    * @param array   * @param low   * @param high   * @return   */  private static int[] sort(int[] array, int low, int high) {    int mid = (low + high) / 2;    if (low < high) {      mark++;      System.out.println("正在进行第" + mark + "次分隔,得到");      System.out.println("[" + low + "-" + mid + "] [" + (mid + 1) + "-" + high + "]");      // 左边数组      sort(array, low, mid);      // 右边数组      sort(array, mid + 1, high);      // 左右归并      merge(array, low, mid, high);    }    return array;  }  /**   * 对数组进行归并   *    * @param array   * @param low   * @param mid   * @param high   */  private static void merge(int[] array, int low, int mid, int high) {    System.out.println("合并:[" + low + "-" + mid + "] 和 [" + (mid + 1) + "-" + high + "]");    int[] temp = new int[high - low + 1];    int i = low;// 左指针    int j = mid + 1;// 右指针    int k = 0;    // 把较小的数先移到新数组中    while (i <= mid && j <= high) {      if (array[i] < array[j]) {        temp[k++] = array[i++];      } else {        temp[k++] = array[j++];      }    }    // 两个数组之一可能存在剩余的元素    // 把左边剩余的数移入数组    while (i <= mid) {      temp[k++] = array[i++];    }    // 把右边边剩余的数移入数组    while (j <= high) {      temp[k++] = array[j++];    }    // 把新数组中的数覆盖array数组    for (int m = 0; m < temp.length; m++) {      array[m + low] = temp[m];    }  }  /**   * 归并排序   *    * @param array   * @return   */  public static int[] sort(int[] array) {    return sort(array, 0, array.length - 1);  }  public static void main(String[] args) {    int[] array = { 3, 5, 2, 6, 2 };    int[] sorted = sort(array);    System.out.println("最终结果");    for (int i : sorted) {      System.out.print(i + " ");    }  }}

测试输出结果:

正在进行第1次分隔,得到[0-2] [3-4]正在进行第2次分隔,得到[0-1] [2-2]正在进行第3次分隔,得到[0-0] [1-1]合并:[0-0] 和 [1-1]合并:[0-1] 和 [2-2]正在进行第4次分隔,得到[3-3] [4-4]合并:[3-3] 和 [4-4]合并:[0-2] 和 [3-4]最终结果2 2 3 5 6 

经测试,与实例中结果一致。

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