在学习归并排序时,我们常常会发现它既可以用 迭代 的方式实现,也可以用递归的方式实现。
这两种思维方式虽然过程不同,但都体现了同一个核心思想:分而治之。
在本文中,我们将从"自底向上的迭代"出发,逐步过渡到"自顶向下的递归",看清这两种方法背后的逻辑关系,并理解为什么递归版本更能揭示归并排序的本质。
视角1:自底向上的迭代
我们可以使用迭代的自底向上方法构建了归并排序。
- 我们从大小为
1的子列表开始,系统地合并相邻对, - 在每一层级将子列表大小加倍,直到整个数组排序完成。
可视化这个过程:
txt
Level 0: [64] [34] [25] [12] [22] [11] [90] [88] ← Start with size 1
Level 1: [34,64] [12,25] [11,22] [88,90] ← Merge to size 2
Level 2: [12,25,34,64] [11,22,88,90] ← Merge to size 4
Level 3: [11,12,22,25,34,64,88,90] ← Merge to size 8 ✓
这是自底向上策略:从最小的部分向上构建到完整解决方案。
视角2:自顶向下的递归
如果我们不是从大小为1开始构建,而是从整个数组开始并向下处理呢?
自顶向下的思路:
- 想要排序整个数组?将其分成两半。
- 对每一半进行排序(以某种方式------我们会解决这个问题)。
- 合并两个已排序的半部分(我们已经知道如何做到这一点!)。
可视化这个过程:
txt
[64, 34, 25, 12, 22, 11, 90, 88] ← Start with full array
↓
[64, 34, 25, 12] | [22, 11, 90, 88] ← Split
↓
[12, 25, 34, 64] | [11, 22, 88, 90] ← Sort these halves
↓
[11, 12, 22, 25, 34, 64, 88, 90] ← Now merge them ✓
但是等等。我们如何"对每一半进行排序"?
使用相同的策略!将每一半再分成两半,对四分之一部分排序,然后合并它们。
那如何对那些四分之一部分排序呢?
再次分割!持续分割直到我们到达单个元素,它们已经是排序好的。
小结:同一算法的两种思维
归并排序的两种实现方式反映了算法设计的两种思维路径:
- 迭代版本强调结构化、逐层推进的控制逻辑;
- 递归版本则揭示了问题自身的层次性与自相似结构。
理解递归不仅能帮助你更好地掌握归并排序,更是进入计算机科学中 "分而治之" 思想世界的关键一步。