排序算法之七：归并排序（非递归）

1.非递归实现思路

我们之前学习了递归实现的归并排序，是分治的思想，即先分解，再归并

这篇文章我们讲一下非递归的实现

非递归实现的思路是模拟递归的过程，在递归过程中，我们找key将数组分成左右数组，然后递归子数组，知道该数组剩一个元素，然后归并：两个两元素数组归并为四元素数组，两个四元素数字归并为八元素数组

而非递归的实现不需要递归子数组进行分解，我们可以将n个元素的数组看作n个数组，直接进行下面的合并

我们先设gap为1，表示先控制一个元素的数组进行归并，malloc一个临时数组tmp，归并到tmp数组；一整趟归并结束后gap*=2，同时将归并完成的数组拷贝到原数组，继续控制两元素的数组进行归并，直到gap>=n则停止归并，此时原数组已经有序了

2.图示归并

归并的过程和递归方式的归并排序一样

每次归并的时候，两个数组中找小的排到前面，排空一个数组之后将另外一个数组尾插到后面即可

3.代码展示

函数代码和测试代码如下

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
void MergeSortNonR(int* a, int n)
{
	int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
	if (tmp == NULL)
	{
		perror("malloc fail!");
		return;
	}
	int gap = 1;//先控制一个一个归并
	while (gap < n)
	{
		for (int i = 0; i < n; i += 2 * gap)
		{
			int begin1 = i, end1 = i + gap - 1;
			int begin2 = i + gap, end2 = i + 2 * gap - 1;
			if (end1 >= n || begin2 >= n)
			{
				break;
			}
			if (end2 >= n)
			{
				end2 = n - 1;
			}
			int j = begin1;
			while (begin1 <= end1 && begin2 <= end2)
			{
				if (a[begin1] < a[begin2])
					tmp[j++] = a[begin1++];
				else
					tmp[j++] = a[begin2++];
			}	//[begin1,end1][begin2,end2]归并->tmp[]
			while (begin1 <= end1)
				tmp[j++] = a[begin1++];
			while (begin2 <= end2)
				tmp[j++] = a[begin2++];
			memcpy(a + i, tmp + i, sizeof(int) * (end2 - i + 1));
		}
		gap *= 2;
	}
	free(tmp);
}
int main()
{
	int i = 0;
	int a[] = { 10,10,2,5,7,9,3,4,5,4,1,0 };
	int n = sizeof(a) / sizeof(a[0]);
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		printf("%d ", a[i]);
	}
	printf("\n");
	MergeSortNonR(a, n);
	for (i = 0; i < n; i++)
	{
		printf("%d ", a[i]);
	}
	return 0;
}