归并排序

 

参考：归并排序

 

    /**
     * 归并排序
     *
     * @param arrays
     * @param L      指向数组第一个元素
     * @param R      指向数组最后一个元素
     */
    public static void mergeSort(int[] arrays, int L, int R) {

        //如果只有一个元素，那就不用排序了
        if (L == R) {
            return;
        } else {

            //取中间的数，进行拆分
            int M = (L + R) / 2;

            //左边的数不断进行拆分
            mergeSort(arrays, L, M);

            //右边的数不断进行拆分
            mergeSort(arrays, M + 1, R);

            //合并
            merge(arrays, L, M + 1, R);

        }
    }


    /**
     * 合并数组
     *
     * @param arrays
     * @param L      指向数组第一个元素
     * @param M      指向数组分隔的元素
     * @param R      指向数组最后的元素
     */
    public static void merge(int[] arrays, int L, int M, int R) {

        //左边的数组的大小
        int[] leftArray = new int[M - L];

        //右边的数组大小
        int[] rightArray = new int[R - M + 1];

        //往这两个数组填充数据
        for (int i = L; i < M; i++) {
            leftArray[i - L] = arrays[i];
        }
        for (int i = M; i <= R; i++) {
            rightArray[i - M] = arrays[i];
        }


        int i = 0, j = 0;
        // arrays数组的第一个元素
        int  k = L;


        //比较这两个数组的值，哪个小，就往数组上放
        while (i < leftArray.length && j < rightArray.length) {

            //谁比较小，谁将元素放入大数组中,移动指针，继续比较下一个
            if (leftArray[i] < rightArray[j]) {
                arrays[k] = leftArray[i];

                i++;
                k++;
            } else {
                arrays[k] = rightArray[j];
                j++;
                k++;
            }
        }

        //如果左边的数组还没比较完，右边的数都已经完了，那么将左边的数抄到大数组中(剩下的都是大数字)
        while (i < leftArray.length) {
            arrays[k] = leftArray[i];

            i++;
            k++;
        }
        //如果右边的数组还没比较完，左边的数都已经完了，那么将右边的数抄到大数组中(剩下的都是大数字)
        while (j < rightArray.length) {
            arrays[k] = rightArray[j];

            k++;
            j++;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {2,5,1,6,4,10,3};


        mergeSort(arr, 0, arr.length-1);
        System.out.println("归并排序：" + Arrays.toString(arr));
    }

 

参考：图解归并排序

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

 

 

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。

 

 

    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++];
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {2,5,1,6,4,10,3};


        sort(arr);
        System.out.println("归并排序：" + Arrays.toString(arr));
    }