【数据结构】手撕归并排序(含非递归)

目录

一,归并排序(递归)

1,基本思想

2,思路实现

二,归并排序(非递归)

1,思路实现

2,归并排序的特性总结:


一,归并排序(递归)

1,基本思想

归并排序**(MERGE-SORT)** 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,称为二路归并;

归并排序核心步骤:

2,思路实现

这个归并排序乍一看像一颗二叉树 ,事实也是如此,如上图所示我们需要不断的拆分直至拆成一个元素此时就是有序的 ,然后再合并 ,合并的时候不要选择原地合并(原地合并时间复杂度很高) ,需要开辟与数组同等大小的空间用来存放数据;

主函数整体框架:

cpp 复制代码
//归并排序
void MergerSort(int* arr, int begin, int end)
{
	if (begin >= end)
	{
		return;
	}
	//开辟同等大小数组
	int* tmp = (int*)malloc((end - begin + 1)*sizeof(int));
	//归并
	Merger(arr, tmp, begin, end);
	free(tmp);
	tmp = NULL;
}

然后我们就要开始实现Merger函数,是数据归并了;

把数组拆分成一个数据后开始合并,刚开始一 一合并,然后二 二合并,然后四 四合并,直至全数组合并完;

cpp 复制代码
//归并
void Merger(int* arr, int* tmp,int begin,int end)
{
	int mid = (begin + end) / 2;
	if (begin == end)
	{
		return;
	}
	//排序【begin,mid】& 【mid+1,end】
	Merger(arr, tmp, begin,mid);
	Merger(arr, tmp, mid+1, end);

	int begin1 = begin, end1 = mid;
	int begin2 = mid + 1, end2 = end;
	int i = 0;
	while (begin1 <= end1 && begin2 <= end2)
	{
		if (arr[begin1] <= arr[begin2])
		{
			tmp[i++] = arr[begin1++];
		}
		else
		{
			tmp[i++] = arr[begin2++];
		}
	}
	while(begin1 <= end1)
	{
		tmp[i++] = arr[begin1++];
	}
	while (begin2 <= end2)
	{
		tmp[i++] = arr[begin2++];
	}
	//进行拷贝
	memcpy(arr + begin, tmp, (end - begin+1)*sizeof(int));
}

然后我们运行测试一下:

可以看到是有序的,选择排序就OK 了;

其实跟二叉树的前序遍历有异曲同工之处,前后知识都是连贯起来的;

二,归并排序(非递归)

1,思路实现

现在我们来拿捏一下非递归版的归并排序,其实也还是换汤不换药;

其实新思路是这个图的下半部分,我们先让数据一 一合并,然后再二 二合并,然后再四 四合并程倍数增长 ,有人问如果越界了怎么办?没关系我们后面会做越界处理的;

直接上代码!

cpp 复制代码
//归并排序(非递归)
void MergerSortNon(int* arr, int begin, int end)
{
	if (begin >= end)
	{
		return;
	}
	//开辟同等大小数组
	int* tmp = (int*)malloc((end - begin + 1) * sizeof(int));
	int gap = 1;
	int j = 0;
	while (gap < end)
	{
		for (j = 0; j < end; j += 2 * gap)
		{
			int begin1 = j, end1 = begin1+gap-1;
			int begin2 =end1+1, end2 = begin2+gap-1;
			int i = 0;
			//处理边界问题
			if (end1 >= end)
			{
				break;
			}
			if (end2 >end)
			{
				end2 = end;
			}
			while (begin1 <= end1 && begin2 <= end2)
			{
				if (arr[begin1] <= arr[begin2])
				{
					tmp[i++] = arr[begin1++];
				}
				else
				{
					tmp[i++] = arr[begin2++];
				}
			}
			while (begin1 <= end1)
			{
				tmp[i++] = arr[begin1++];
			}
			while (begin2 <= end2)
			{
				tmp[i++] = arr[begin2++];
			}
			//进行拷贝
			memcpy(arr + j, tmp, (end2 - j+ 1) * sizeof(int));
		}
		gap *= 2;
	}
	free(tmp);
	tmp = NULL;
}

我们来运行测试一下:

可以看到是有序的,选择排序就OK 了;

2,归并排序的特性总结:

1, 归并的缺点在于需要O(N) 的空间复杂度,归并排序的思考更多的是解决在磁盘中的外排序问题

2, 时间复杂度:O(N*logN)

3, 空间复杂度:O(N)

4, 稳定性**:稳定**

第四阶段就到这里了,带大家继续吃肉!

后面博主会陆续更新;

如有不足之处欢迎来补充交流!

完结。。

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