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常见的排序算法——归并排序

程序员文章站 2022-06-04 17:21:08
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       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。

  归并排序 (merge sort) 是一类与插入排序、交换排序、选择排序不同的另一种排序方法。归并的含义是将两个或两个以上的有序表合并成一个新的有序表。

如图所示:

常见的排序算法——归并排序

 

首先考虑下如何将将二个有序数列合并。这个非常简单,只要从比较二个数列的第一个数,谁小就先取谁,取了后就在对应数列中删除这个数。然后再进行比较,如果有数列为空,那直接将另一个数列的数据依次取出即可。

//将有序数组a[]和b[]合并到c[]中  
void MemeryArray(int a[], int n, int b[], int m, int c[])  
{  
    int i, j, k;  
  
    i = j = k = 0;  
    while (i < n && j < m)  
    {  
        if (a[i] < b[j])  
            c[k++] = a[i++];  
        else  
            c[k++] = b[j++];   
    }  
  
    while (i < n)  
        c[k++] = a[i++];  
  
    while (j < m)  
        c[k++] = b[j++];  
}  

可以看出合并有序数列的效率是比较高的,可以达到O(n)。

解决了上面的合并有序数列问题,再来看归并排序,其的基本思路就是将数组分成二组A,B,如果这二组组内的数据都是有序的,那么就可以很方便的将这二组数据进行排序。如何让这二组组内数据有序了?

可以将A,B组各自再分成二组。依次类推,当分出来的小组只有一个数据时,可以认为这个小组组内已经达到了有序,然后再合并相邻的二个小组就可以了。这样通过先递归的分解数列,再合并数列就完成了归并排序。

完整代码如下:

package wjw_99999;

import java.util.Arrays;

public class Merge_sort {
	public static void main(String[] args) {  
		  
        int[] nums = { 14,12,15,13,11,16};  
        System.out.println(Arrays.toString(nums));  
        sort(nums, 0, nums.length-1);  
        System.out.println(Arrays.toString(nums));  
    }
    
    /** 
     * 归并排序 
     * 简介: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 
     * 时间复杂度为O(nlogn) 
     * 稳定排序方式 
     * @param nums 待排序数组 
     * @return 输出有序数组 
     */  
    public static int[] sort(int[] nums, int low, int high){
    	int mid = (low+high)/2;
    	if(low<high){
    		// 处理左边
    		sort(nums, low, mid);
    		// 处理右边
    		sort(nums, mid+1, high);
    		//合并左右
    		merge(nums, low, mid, high);
    		
    	}
    	return nums;
    }
    private static void merge(int[] nums, int low, int mid, int high) {
	// 定义一个辅助数组,所以该算法的空间复杂度为O(n)
    	int[] temp = new int[high-low+1];
    	int i = low;
    	int j = mid+1;
    	int k = 0;
    	// 找出较小值元素放入temp数组中
    	while(i<=mid && j<=high){
    		if(nums[i]<nums[j])
    			temp[k++] = nums[i++];
    		else
    			temp[k++] = nums[j++];
    	}
    	// 有一边数组已为空,剩下的那个数组中的元素全部进入temp
    	while(i<=mid){
    		temp[k++] = nums[i++];
    	}
    	while(j<=high){
    		temp[k++] = nums[j++];
    	}
    	// 使用temp中的元素覆盖nums中元素
    	for (int t = 0; t < temp.length; t++) {
			nums[t+low] = temp[t];
		}
	}

}

 

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