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C语言 实现归并排序算法

2020-01-26 14:23:40
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C语言 实现归并排序算法

归并排序(Merge sort)是创建在归并操作上的一种有效的排序算法。该算法是采用分治法(Divide and Conquer)的一个非常典型的应用。

一个归并排序的例子:对一个随机点的链表进行排序

算法描述

归并操作的过程如下:

  1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. 重复步骤3直到某一指针到达序列尾
  5. 将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾

特点:归并排序是稳定的排序.即相等的元素的顺序不会改变,  速度仅次于快速排序,但较稳定。

归并操作

归并操作(merge),也叫归并算法,指的是将两个顺序序列合并成一个顺序序列的方法。

如:设有数列 [6,202,100,301,38,8,1]

初始状态:6, 202, 100, 301, 38, 8, 1

第一次归并后:[6, 202], [100, 301], [8, 38], [1],比较次数:3;

第二次归并后:[6, 100, 202, 301],[1, 8, 38],比较次数:4;

第三次归并后:[1, 6, 8, 38, 100, 202, 301],比较次数:4;

总的比较次数为:3+4+4=11,;

逆序数为14;

算法实现

// Completed on 2014.10.11 17:20// Language: C99//// 版权所有(C)codingwu  (mail: oskernel@126.com) // 博客地址:http://www.cnblogs.com/archimedes/#include<stdio.h>#include<stdlib.h>void merge_sort(int *list, const int first, const int last){  int len= last-first+1;   int left_min,left_max;  //左半区域边界   int right_min,right_max; //右半区域边界   int index;  int i;  int *tmp;  tmp = (int *)malloc(sizeof(int)*len);  if( tmp == NULL || len <= 0 )    return;    for( i = 1; i < len; i *= 2 )  {    for( left_min = 0; left_min < len - i; left_min = right_max)    {      int j;      right_min = left_max = left_min + i;      right_max = left_max + i;      j = left_min;      if ( right_max > len )        right_max = len;      index = 0;      while( left_min < left_max && right_min < right_max )      {        tmp[index++] = (list[left_min] > list[right_min] ? list[right_min++] : list[left_min++]);      }      while( left_min < left_max )      {        list[--right_min] = list[--left_max];      }      while( index > 0 )      {        list[--right_min] = tmp[--index];      }    }  }  free(tmp);}int main(){  int a[] = {288, 52, 123, 30, 212, 23, 10, 233};  int n, mid;  n = sizeof(a) / sizeof(a[0]);  mid = n / 2;  merge_sort(a, 0, n - 1);  for(int k = 0; k < n; k++)    printf("%d ", a[k]);  printf("/n");  return 0;}

使用递归实现:

// Completed on 2014.10.11 18:20// Language: C99//// 版权所有(C)codingwu  (mail: oskernel@126.com) // 博客地址:http://www.cnblogs.com/archimedes/#include<stdio.h>#include<stdlib.h>void merge(int *array,const int first, const int mid, const int last){  int i,index;  int first1,last1;  int first2,last2;  int *tmp;  tmp = (int *)malloc((last-first+1)*sizeof(int));  if( tmp == NULL )    return;  first1 = first;  last1 = mid;  first2 = mid+1;  last2 = last;  index = 0;  while( (first1 <= last1) && (first2 <= last2) )  {    if( array[first1] < array[first2] )    {      tmp[index++] = array[first1];      first1++;    }    else{      tmp[index++] = array[first2];      first2++;    }  }  while( first1 <= last1 )  {    tmp[index++] = array[first1++];  }  while( first2 <= last2 )  {    tmp[index++] = array[first2++];  }  for( i=0; i<(last-first+1); i++)  {    array[first+i] = tmp[i];  }  free(tmp);}void merge_sort(int *array, const int first, const int last){  int mid = 0;  if(first < last)  {    mid = (first + last) / 2;    merge_sort(array, first, mid);    merge_sort(array, mid + 1, last);    merge(array, first, mid, last);  }}int main(){  int a[] = {288, 52, 123, 30, 212, 23, 10, 233};  int n, mid;  n = sizeof(a) / sizeof(a[0]);  mid = n / 2;  merge_sort(a, 0, n - 1);  for(int k = 0; k < n; k++)    printf("%d ", a[k]);  printf("/n");  return 0;}

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