归并排序延伸-非递归版本

非递归版本的归并排序是从已经有序的小数组开始逐渐到大数组的一个循环，这个时候我们需要创建临时的一个数组来存放排好序的数，因为我们如果直接交换就会导致之后没办法毕竟，所以我们需要这样做。其次我们还需要考虑数组为非偶数的情况，因为我们不能平分数组，所以我们需要额外来考虑这种情况，如果为含有奇数个元素的数组，则会导致最后一个组第二层循环结束时只有一个元素，这时begin2>=n或者加begin2==end2就直接跳出循环，而之后如果遇到begin2==n-1，end2又越界了，我们不能结束循环，因为我们需要来进行排序的，所以我们让end2=n-1这样就不会越界了，至于什么是begin1 end1 begin2 end2

我们可以让一个数组为1 2 3 4最小数组为1 2 3 4，这个时候每个数组有1个元素，则gap=1,这个时候就结束循环，如果为2 个元素的数组，那么我们开始的时候由于begin1为0，end1也为0，我们需要根据定义来求出end1由于end1-begin1=gap-1,而begin2为end1+1，end2为begin2+2*gap-1，我们如果是这样理解就变得简单了，那么如何让这个begin1的初始值改变呢？这个我们可以用一个for循环来让begin1=i,然后一直排序，当然最外围需要一个判断条件是gap<n的while循环，否则我们无法进行每一个数组的排序，这我们每一次结束一次while循环就相当于一次递归的结束，然后两个子数组就合并成一个数组，那么这个时候begin2为i+gap而我们也可以按照我那种方式写，这样方便理解，里面的排序就相当于之前的归并排序算法（不知道的可以直接去看我之前的博客）。所以最终代码如下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <ctype.h>
#include<stdbool.h>
#include<stddef.h>//NULL
#include<time.h>
//非递归版本的归并排序
void MergeSortNonR(int* a, int n)
{
	//创建一个数组
	int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
	if (tmp == NULL)
	{
		perror("malloc fail1!\n");
		exit(1);
	}
	//初始时令gap=1因为我们的最开始数组只有一个元素
	int gap = 1;
	while (gap < n)
	{
		//根据gap划分组，两两一合并
		//但是我们每一次都需要让i跨过两个数组的距离即为2*gap
		for (int i = 0; i < n; i += 2 * gap)
		{
			int begin1 = i;
			int end1 = i + gap - 1;
			int begin2 = i + gap;
			int end2 = i + 2 * gap - 1;
			//如果begin2>=n越界了，我们就需要直接结束循环
			//为什么不是跳过这个情况？
			//因为这样已经遍历到最后一个数组了，所以我们直接跳出循环
			if (begin2 >= n)
			{
				break;
			}
			//如果end2越界了，则我们要让end2置为n-1
			if (end2 >= n)
			{
				end2 = n - 1;
			}
			//定义一个下标来存储有序的数组
			int index = begin1;
			while (begin1 <= end1 && begin2 <= end2)
			{
				if (a[begin1] < a[begin2])
				{
					tmp[index++] = a[begin1++];
				}
				else
				{
					tmp[index++] = a[begin2++];
				}
			}
			//有一个数组没有插入完全
			while (begin1 <= end1)
			{
				tmp[index++] = a[begin1++];
			}
			while (begin2 <= end2)
			{
				tmp[index++] = a[begin2++];
			}
			//导入到原来数组中
			//这个函数可以自己去搜一下它的用法
			memcpy(a + i, tmp + i, sizeof(int) * (end2 - i + 1));
		}
		//需要进行gap的变化（每一次完成合并后都有gap=2*gap
		gap *= 2;
	}
}
//测试
int main()
{
	int a[] = { 5,4,6,3,8,2,9,0,1,7 };
	int n = sizeof(a) / sizeof(a[0]);
	printf("排序之前： ");
	for (int i = 0; i < n; i++)
	{
		printf("%d ", a[i]);
	}
	MergeSortNonR(a, n  );
	printf("\n排序之后： ");
	for (int i = 0; i < n; i++)
	{
		printf("%d ", a[i]);
	}
	return 0;
}

运行结果：

这个非递归算法的理解难度比递归的难多了，但是也是有好处的，有兴趣的可以去用！