图解归并排序

痛定思痛。 2023-06-13 09:20 2阅读 0赞

# 基本思想 #

归并排序（MERGE-SORT）是利用**归并**的思想实现的排序方法，该算法采用经典的**分治**（divide-and-conquer）策略（分治法将问题**分**(divide)成一些小的问题然后递归求解，而**治(conquer)**的阶段则将分的阶段得到的各答案"修补"在一起，即分而治之)。

**分而治之**

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可以看到这种结构很像一棵完全二叉树，本文的归并排序我们采用递归去实现（也可采用迭代的方式去实现）。**分**阶段可以理解为就是递归拆分子序列的过程，递归深度为log2n。

# 合并相邻有序子序列 #

再来看看**治**阶段，我们需要将两个已经有序的子序列合并成一个有序序列，比如上图中的最后一次合并，要将\[4,5,7,8\]和\[1,2,3,6\]两个已经有序的子序列，合并为最终序列\[1,2,3,4,5,6,7,8\]，来看下实现步骤。

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# 代码实现 #

![复制代码][aHR0cHM6Ly9jb21tb24uY25ibG9ncy5jb20vaW1hZ2VzL2NvcHljb2RlLmdpZg]

package sortdemo;
    
    import java.util.Arrays;
    
    /**
     * Created by chengxiao on 2016/12/8.
     */
    public class MergeSort {
        public static void main(String []args){
            int []arr = {9,8,7,6,5,4,3,2,1};
            sort(arr);
            System.out.println(Arrays.toString(arr));
        }
        public static void sort(int []arr){
            int []temp = new int[arr.length];//在排序前，先建好一个长度等于原数组长度的临时数组，避免递归中频繁开辟空间
            sort(arr,0,arr.length-1,temp);
        }
        private static void sort(int[] arr,int left,int right,int []temp){
            if(left<right){
                int mid = (left+right)/2;
                sort(arr,left,mid,temp);//左边归并排序，使得左子序列有序
                sort(arr,mid+1,right,temp);//右边归并排序，使得右子序列有序
                merge(arr,left,mid,right,temp);//将两个有序子数组合并操作
            }
        }
        private static void merge(int[] arr,int left,int mid,int right,int[] temp){
            int i = left;//左序列指针
            int j = mid+1;//右序列指针
            int t = 0;//临时数组指针
            while (i<=mid && j<=right){
                if(arr[i]<=arr[j]){
                    temp[t++] = arr[i++];
                }else {
                    temp[t++] = arr[j++];
                }
            }
            while(i<=mid){//将左边剩余元素填充进temp中
                temp[t++] = arr[i++];
            }
            while(j<=right){//将右序列剩余元素填充进temp中
                temp[t++] = arr[j++];
            }
            t = 0;
            //将temp中的元素全部拷贝到原数组中
            while(left <= right){
                arr[left++] = temp[t++];
            }
        }
    }

![复制代码][aHR0cHM6Ly9jb21tb24uY25ibG9ncy5jb20vaW1hZ2VzL2NvcHljb2RlLmdpZg]

执行结果

[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

# 最后 #

归并排序是稳定排序，它也是一种十分高效的排序，能利用完全二叉树特性的排序一般性能都不会太差。java中Arrays.sort()采用了一种名为TimSort的排序算法，就是归并排序的优化版本。从上文的图中可看出，每次合并操作的平均时间复杂度为O(n)，而完全二叉树的深度为|log2n|。总的平均时间复杂度为O(nlogn)。而且，归并排序的最好，最坏，平均时间复杂度均为O(nlogn)。

作者： [dreamcatcher-cx][]

出处： [<http://www.cnblogs.com/chengxiao/>][dreamcatcher-cx]

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[dreamcatcher-cx]: http://www.cnblogs.com/chengxiao/