五、归并排序的实现


 


[视频: 舞动的排序算法
归并排序]{.ul}

1.定义

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。

2.思路

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

3.算法

mergearray方法,用于将传进来的数组利用临时数组temp进行排序

  1. void mergearray(int a[], int first, int mid, int last, int

    temp[])

  2. {

  3. int i = first, j = mid + 1;

  4. int m = mid, n = last;

  5. int k = 0;

  6. while (i <= m && j <= n)

  7. {

  8. //如果a[i]<a[j]则认为这个组是有序的,将a[i] 赋给第一个temp

  9. if (a[i] <= a[j])

  10. {

  11. temp[k++] = a[i++];

  12. }

  13. //否则为无序的,将a[j]赋给第一个temp

  14. else

  15. {

  16. temp[k++] = a[j++];

  17. //相当于temp[k] = a[j]; k++; j++;

  18. //先赋值,再自加

  19. }

  20. }

  21. //这个是无序才会触发,将a[i]赋给第二个temp

  22. while (i <= m)

  23. {

  24. temp[k++] = a[i++];

  25. }

  26. //这个是有序才会触发,将a[j]赋给第二个temp

  27. while (j <= n)

  28. {

  29. temp[k++] = a[j++];

  30. }

  31. //将temp排好的顺序赋给a

  32. for (i = 0; i < k; i++)

  33. {

  34. a[first + i] = temp[i];

  35. }

  36. }

mergesort方法,利用递归给数组层层分组,然后从最小的一组开始排序

  1. void mergesort(int a[], int first, int last, int temp[])

  2. {

  3. if (first < last)

  4. {

  5. int mid = (first + last) / 2;

  6. //对数组逐个分解,最后细解到first = 0, mid = 0, last = 1时才往下执行

  7. mergesort(a, first, mid, temp);//左边有序

  8. mergesort(a, mid + 1, last, temp);//右边有序

  9. mergearray(a, first, mid, last, temp);//将两个数组进行合并

  10. traverse(a, last + 1);

  11. }

  12. }

MergeSort方法,定义一个临时数组传入,并判断最终是否排序成功

  1. bool MergeSort(int a[], int n)

  2. {

  3. //new一个数组,用于存放临时数

  4. int * p = new int[n];

  5. if (p == NULL)

  6. {

  7. return false;

  8. }

  9. mergesort(a, 0, n - 1, p);

  10. delete[] p;

  11. return true;

  12. }

排序效果:


55 6 34 75 47 77 235 65 325 754


6 55

6 34 55  

                         **47**   **75**                                          

6 34 47 55 75

                                           **77**   **235**                       

                                           **65**   **77**    **235**             

                                                                        **325**   **754**

                                           **65**   **77**    **235**   **325**   **754**

6 34 47 55 65 75 77 235 325 754

归并排序的效率是比较高的,设数列长为N,将数列分开成小数列一共要logN步,每步都是一个合并有序数列的过程,时间复杂度可以记为O(N),故一共为O(NlogN)。因为归并排序每次都是在相邻的数据中进行操作,所以归并排序在O(NlogN)的几种排序方法(快速排序,归并排序,希尔排序,堆排序)也是效率比较高的。