【Java数据结构与算法】归并排序

归并排序

基本介绍

归并排序（MERGE-SORT）是利用归并的思想实现排序方法，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）。

归并排序算法的过程

说明：
其结构非常像一颗完全二叉树，本文的归并排序采用递归实现（也可以采用迭代的方式实现）分阶段可以理解为递归拆分子序列的过程。

个人理解：
把一组无序数组，分解到最小元素，然后进行排序，但排序只进行小规模排序，不代表最后数组情况，然后依次比较子序列的头部，哪个小，哪个就是最终有序序列的头部，依次执行，到最后一起排序之前，会出现两个有序的子序列，再进行一次治，就实现了排序。

代码实现

package sort;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

public class MergeSort {
    public static void main(String[] args) {
        //int[] arr = {8,4,5,7,1,3,6,2};//8->merge 7 80000个数据-> merge 80000-1
        //int[] temp = new int[arr.length];//归并排序需要一个额外的空间
        //mergeSort(arr,0,arr.length-1,temp);
        //System.out.println(Arrays.toString(arr));
        //测试归并排序速度，给80000个数据，测试
        //创建一个80000个随机的数组
        int[] arr = new int[80000];
        for (int i = 0;i < 80000;i ++) {
            //会生成一个[0，8000000]的数
            arr[i] = (int)(Math.random() * 8000000);
        }
        int[] temp = new int[arr.length];//归并排序需要一个额外的空间
        Date date1 = new Date();
        SimpleDateFormat simpleDateFormat1 = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        String date1Str = simpleDateFormat1.format(date1);
        System.out.println("排序前的时间：" + date1Str);
        //测试归并排序
        mergeSort(arr,0,arr.length-1,temp);
        Date date2 = new Date();
        String date2Str = simpleDateFormat1.format(date2);
        System.out.println("排序后的时间：" + date2Str);
    }
    //分+合方法
    public static void mergeSort(int[] arr,int left,int right,int[] temp) {
        if (left < right) {
            int mid = (left + right) /2;//中间索引
            //向左递归进行分解
            mergeSort(arr,left,mid,temp);
            //向右递归进行分解
            mergeSort(arr,mid+1,right,temp);
            //合并
            merge(arr,left,mid,right,temp);
        }
    }
    /** 合并的方法
     *
     * @param arr 排序的初始数组
     * @param left 左边有序蓄力的初始索引
     * @param mid 中间索引
     * @param right 右边索引
     * @param temp 做中转的数组
     */
    public static void merge(int[] arr,int left,int mid,int right,int[] temp) {
        int i = left;//初始化i，左边有序序列的初始索引
        int j = mid + 1;//初始化j，右边有序序列的初始索引
        int t = 0;//指向temp数组的当前索引
        //（一）
        //先把左右两把边（有序）的数据按规则填充到temp数组
        //直到左右两边的有序序列，有一边处理完毕为止
        while (i <= mid && j <= right) {//继续
            if (arr[i] <= arr[j]) {
                //如果左边的有序序列的当前元素，小于等于右边有序序列的当前元素
                //即将左边的当前元素，拷贝到temp数组
                //然后t和i后移
                temp[t] = arr[i];
                t += 1;
                i += 1;
            } else { //反之，与if语句相反
                temp[t] = arr[j];
                t += 1;
                j += 1;
            }
        }
        //（二）
        //把剩余数据的一边的数据依次全部填充到temp
        while (i <= mid) { //说明左边的有序序列还有剩余的元素，就全部填充到temp
            temp[t] = arr[i];
            t += 1;
            i += 1;
        }
        while (j <= right) { //说明右边的有序序列还有剩余的元素，就全部填充到temp
            temp[t] = arr[j];
            t += 1;
            j += 1;
        }
        //（三）
        //将temp数组的元素拷贝到arr
        //注意，并不是每次都拷贝所有
        t = 0;
        int tempLeft = left;
        //第一次合并时，tempLeft=0，right=1，第二次，tempLeft=2，right=3，第三次tempLeft=0，right=3
        //最后一次tempLeft=0，right=7
        while (tempLeft <= right) {
            arr[tempLeft] = temp[t];
            t += 1;
            tempLeft += 1;
        }
    }
}

笔记源自：韩顺平数据结构与算法