Java排序算法之 —— 合并（归并）排序

package algorithm.sort;

/**
 * 合并（归并）排序：按照分治模式，操作如下：
 * 分解：将n个元素分成各含n/2个元素的子序列
 * 解决：用合并排序法对两个子序列递归排序
 * 合并：合并两个已经排序的子序列已得到排序结果
 * @author Administrator
 */
public class MergeSort {
	/**
	 * 合并排序的关键在于合并两个已经排好序的子序列
	 * a[from, mid],a[mid+a, end]已排好序，合并成已排序的数组代替a[from, end]
	 * @param a
	 * @param from
	 * @param end
	 * @param mid
	 */
	
	//方法一：在过程中利用最大值作为哨兵值，来避免检查每个子序列是否为空
	//一旦两个子序列都出现这个哨兵值，说明所有的值都已经合并，复制回数组a
	public void merge1(int[] a, int from, int mid, int end) {
		//左右数组，且每个数组长度+1，为了存放哨兵值
		int nl = mid - from + 1;
		int nr = end - mid;
		int[] left = new int[nl + 1];
		int[] right = new int[nr + 1];
		System.arraycopy(a, from, left, 0, nl);
		System.arraycopy(a, mid+1, right, 0, nr);
	
		//哨兵值
		left[nl] = Integer.MAX_VALUE;
		right[nr] = Integer.MAX_VALUE;
		
		int i = 0;	//控制左边数组
		int j = 0;	//控制右边数组
		//从左右两个临时数组中各取一个数比较，将较小的一个数复制回数组
		for (int k = from; k <= end; k++) {	
			if (left[i] <= right[j]) { 
				//哨兵值在这里得到体现，如果其中一个复制完，就会一直复制另外一个
				a[k] =  left[i];
				i++;	//接着下一个
			} else {
				a[k] = right[j];
				j++;
			}
		}		
	}
	
	//方法二：不使用哨兵值，一旦其中的一个子序列所有元素都被复制回数组a，就立刻停止
	//再将另外一个子序列中剩余的元素复制回数组a即可
	public void merge2(int[] a, int from, int mid, int end) {
		//左右数组
		int nl = mid - from + 1;
		int nr = end - mid;
		int[] left = new int[nl];
		int[] right = new int[nr];
		System.arraycopy(a, from, left, 0, nl);
		System.arraycopy(a, mid+1, right, 0, nr);
		
		int i=0, j=0, k=from;
		//一旦其中一个子序列所有元素复制完就立刻停止
		while(i < nl & j < nr) {
			if(left[i] <= right[j]) {
				a[k++] = left[i++];
			} else {
				a[k++] = right[j++];
			}
		}
		
		//复制剩余的元素
		for(; i < nl; i++){
			a[k++] = left[i];
		}
		for(; j < nr; j++) {
			a[k++] = right[j];
		}
	}
	
	//递归划分数组
	public void mergeSort(int[] a, int from, int end) {
		//单个元素视为已排好序的
		if(from < end) {	
			//从中间划分数组
			int mid = (end + from) / 2;
			//递归划分数组
			mergeSort(a, from, mid);
			mergeSort(a, mid+1, end);
			merge2(a, from, mid, end);
		}
	}
	
	//对整个数组排序
	public void mergeSort(int[] a) {
		mergeSort(a, 0, a.length-1);
	}
	
	//打印数组
	public void printArr(String str, int[] a) {
		System.out.print(str + "\t");
		for(int i = 0; i < a.length; i++)
			System.out.print(a[i] + " ");
		System.out.println();
	}
	
	//测试数据
	public static void main(String[] args) {		
		MergeSort ms = new MergeSort();
		int[] a = {1,4,3,7,5,8,0};
		ms.printArr("原始数组为：", a);
		ms.mergeSort(a);
		ms.printArr("合并排序后：", a);
		
	}
}

//output~
原始数组为： 1 4 3 7 5 8 0
合并排序后： 0 1 3 4 5 7 8