前言
上一篇文章《彻底理解递归》，我们聊了聊如何理解递归，今天这篇文章。咱们用两个很日常的排序题目（归并排序和快排）来强化一下咱们的递归思想。
正文
归并排序
实现归并，那咱们就先明确一下归并的思想：把要排序的数组从中间分成前后两部分，然后对前后两部分分别排序，再将排好序的两部分合并在一起，那么整个数组就都有序了。
整体看下来归并排序有三个步骤：
-
- 分：把当前数组分成两个部分；
-
- 排：把当前分配的数组进行排序；
-
- 并：把分开的数组再按顺序合在一起。
分解完步骤后，我们可以看到这完全是为递归量身定制的一道题目：
- 递的过程：递归分组直到无法再分；然后合并排序分的组。
- 归的过程：不断向上合并，最终合并的分组就是排好序了。
这里借用《极客时间.数据结构与算法之美》的一张图：
《极客时间.数据结构与算法之美》
所以代码实现也就相对明确了，这里直接贴一下课程中的代码：
源码来自于《极客时间.数据结构与算法之美》第十二章
public class MergeSort {
// 归并排序算法, a是数组，n表示数组大小
public static void mergeSort(int[] a, int n) {
mergeSortInternally(a, 0, n-1);
}
// 递归调用函数
private static void mergeSortInternally(int[] a, int p, int r) {
// 递归终止条件
if (p >= r) return;
// 取p到r之间的中间位置q,防止（p+r）的和超过int类型最大值
int q = p + (r - p)/2;
// 分治递归
mergeSortInternally(a, p, q);
mergeSortInternally(a, q+1, r);
// 将A[p...q]和A[q+1...r]合并为A[p...r]
merge(a, p, q, r);
}
private static void merge(int[] a, int p, int q, int r) {
int i = p;
int j = q+1;
int k = 0; // 初始化变量i, j, k
int[] tmp = new int[r-p+1]; // 申请一个大小跟a[p...r]一样的临时数组
while (i<=q && j<=r) {
if (a[i] <= a[j]) {
tmp[k++] = a[i++]; // i++等于i:=i+1
} else {
tmp[k++] = a[j++];
}
}
// 判断哪个子数组中有剩余的数据
int start = i;
int end = q;
if (j <= r) {
start = j;
end = r;
}
// 将剩余的数据拷贝到临时数组tmp
while (start <= end) {
tmp[k++] = a[start++];
}
// 将tmp中的数组拷贝回a[p...r]
for (i = 0; i <= r-p; ++i) {
a[p+i] = tmp[i];
}
}
}
快排
这里把快排和归并排序放在一起，不是说它们的思想很像，相反它们的思想是截然不同的。
快排的思想比较巧妙：规定在数据中找一个特殊点，特殊点前的所有点大于特殊点后面的所有点，不断切分这个数组找这种点直到找不到为止，然后逐步将后边的数据的尾部插入，所有数组合并后，排序完成。
快排巧妙之处就在于：右边一定大于左边；当所有数组满足这个条件后，那么最终数据就是排好顺序的。
所以如何满足右边一定大于左边变成了快排的核心需要解决的问题。对于这个数组来说解决这个问题也很简单：以数组最后值为特殊点的值，往前遍历；找到大于自己的就和自己交换位置（从小到大排列数组），遍历结束后这个特殊点的index就找到了。
对于递归来说：我们无限递下去这个过程，直到数组只有一个内容。这个样我们的数组就排好序了。贴代码：
源码来自于《极客时间.数据结构与算法之美》第十二章
public class QuickSort {
// 快速排序，a是数组，n表示数组的大小
public static void quickSort(int[] a, int n) {
quickSortInternally(a, 0, n-1);
}
// 快速排序递归函数，p,r为下标
private static void quickSortInternally(int[] a, int p, int r) {
if (p >= r) return;
int q = partition(a, p, r); // 获取分区点
quickSortInternally(a, p, q-1);
quickSortInternally(a, q+1, r);
}
private static int partition(int[] a, int p, int r) {
int pivot = a[r];
int i = p;
for(int j = p; j < r; ++j) {
if (a[j] < pivot) {
if (i == j) {
++i;
} else {
int tmp = a[i];
a[i++] = a[j];
a[j] = tmp;
}
}
}
int tmp = a[i];
a[i] = a[r];
a[r] = tmp;
return i;
}
}
尾声
用两个比较常见的排序算法强化一下递归的解题思路；也算是针对算法学习的读书笔记。
最后，与君共勉~