Java排序算法(九):归并排序

 Java排序算法(九):归并排序

归并排序(Merge)是将两个(或两个以上)有序表合并成一个新的有序表,即把待排序序列分为若干个子序列,每个子序列是有序的。然后再把有序子序列合并为整体有序序列。

归并排序是建立在归并操作上的一种有效的排序算法。该算法是采用分治法(Divide and Conquer)的一个非常典型的应用。 将已有序的子序列合并,得到完全有序的序列;即先使每个子序列有序,再使子序列段间有序。若将两个有序表合并成一个有序表,称为2-路归并。

归并排序算法稳定,数组需要O(n)的额外空间,链表需要O(log(n))的额外空间,时间复杂度为O(nlog(n)),算法不是自适应的,不需要对数据的随机读取。

工作原理:

1、申请空间,使其大小为两个已经排序序列之和,该空间用来存放合并后的序列

2、设定两个指针,最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置

3、比较两个指针所指向的元素,选择相对小的元素放入到合并空间,并移动指针到下一位置

4、重复步骤3直到某一指针达到序列尾

5、将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾

代码实现:

public class MergeSortTest {

	public static void main(String[] args) {
		int[] data = new int[] { 5, 3, 6, 2, 1, 9, 4, 8, 7 };
		print(data);
		mergeSort(data);
		System.out.println("排序后的数组:");
		print(data);
	}

	public static void mergeSort(int[] data) {
		sort(data, 0, data.length - 1);
	}

	public static void sort(int[] data, int left, int right) {
		if (left >= right)
			return;
		// 找出中间索引
		int center = (left + right) / 2;
		// 对左边数组进行递归
		sort(data, left, center);
		// 对右边数组进行递归
		sort(data, center + 1, right);
		// 合并
		merge(data, left, center, right);
		print(data);
	}

	/**
	 * 将两个数组进行归并,归并前面2个数组已有序,归并后依然有序
	 * 
	 * @param data
	 *            数组对象
	 * @param left
	 *            左数组的第一个元素的索引
	 * @param center
	 *            左数组的最后一个元素的索引,center+1是右数组第一个元素的索引
	 * @param right
	 *            右数组最后一个元素的索引
	 */
	public static void merge(int[] data, int left, int center, int right) {
		// 临时数组
		int[] tmpArr = new int[data.length];
		// 右数组第一个元素索引
		int mid = center + 1;
		// third 记录临时数组的索引
		int third = left;
		// 缓存左数组第一个元素的索引
		int tmp = left;
		while (left <= center && mid <= right) {
			// 从两个数组中取出最小的放入临时数组
			if (data[left] <= data[mid]) {
				tmpArr[third++] = data[left++];
			} else {
				tmpArr[third++] = data[mid++];
			}
		}
		// 剩余部分依次放入临时数组(实际上两个while只会执行其中一个)
		while (mid <= right) {
			tmpArr[third++] = data[mid++];
		}
		while (left <= center) {
			tmpArr[third++] = data[left++];
		}
		// 将临时数组中的内容拷贝回原数组中
		// (原left-right范围的内容被复制回原数组)
		while (tmp <= right) {
			data[tmp] = tmpArr[tmp++];
		}
	}

	public static void print(int[] data) {
		for (int i = 0; i < data.length; i++) {
			System.out.print(data[i] + "\t");
		}
		System.out.println();
	}

}


 

运行结果:

5	3	6	2	1	9	4	8	7	
3	5	6	2	1	9	4	8	7	
3	5	6	2	1	9	4	8	7	
3	5	6	1	2	9	4	8	7	
1	2	3	5	6	9	4	8	7	
1	2	3	5	6	4	9	8	7	
1	2	3	5	6	4	9	7	8	
1	2	3	5	6	4	7	8	9	
1	2	3	4	5	6	7	8	9	
排序后的数组:
1	2	3	4	5	6	7	8	9


 

 

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