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白话经典算法系列之 归并排序的实现

[日期:2016-08-02] 来源:Linux社区  作者:morewindows [字体: ]

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。

首先考虑下如何将将二个有序数列合并。这个非常简单,只要从比较二个数列的第一个数,谁小就先取谁,取了后就在对应数列中删除这个数。然后再进行比较,如果有数列为空,那直接将另一个数列的数据依次取出即可。

//将有序数组a[]和b[]合并到c[]中
void MemeryArray(int a[], int n, int b[], int m, int c[])
{
 int i, j, k;

 i = j = k = 0;
 while (i < n && j < m)
 {
  if (a[i] < b[j])
   c[k++] = a[i++];
  else
   c[k++] = b[j++];
 }

 while (i < n)
  c[k++] = a[i++];

 while (j < m)
  c[k++] = b[j++];
}可以看出合并有序数列的效率是比较高的,可以达到O(n)。

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。

//将有二个有序数列a[first...mid]和a[mid...last]合并。
void mergearray(int a[], int first, int mid, int last, int temp[])
{
 int i = first, j = mid + 1;
 int m = mid,  n = last;
 int k = 0;
 
 while (i <= m && j <= n)
 {
  if (a[i] <= a[j])
   temp[k++] = a[i++];
  else
   temp[k++] = a[j++];
 }
 
 while (i <= m)
  temp[k++] = a[i++];
 
 while (j <= n)
  temp[k++] = a[j++];
 
 for (i = 0; i < k; i++)
  a[first + i] = temp[i];
}
void mergesort(int a[], int first, int last, int temp[])
{
 if (first < last)
 {
  int mid = (first + last) / 2;
  mergesort(a, first, mid, temp);    //左边有序
  mergesort(a, mid + 1, last, temp); //右边有序
  mergearray(a, first, mid, last, temp); //再将二个有序数列合并
 }
}

bool MergeSort(int a[], int n)
{
 int *p = new int[n];
 if (p == NULL)
  return false;
 mergesort(a, 0, n - 1, p);
 delete[] p;
 return true;
}

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(N*logN)。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(N*logN)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。

 

在本人电脑上对冒泡排序,直接插入排序,归并排序及直接使用系统的qsort()进行比较(均在Release版本下)

对20000个随机数据进行测试:

对50000个随机数据进行测试:

再对200000个随机数据进行测试:

 

注:有的书上是在mergearray()合并有序数列时分配临时数组,但是过多的new操作会非常费时。因此作了下小小的变化。只在MergeSort()中new一个临时数组。后面的操作都共用这一个临时数组。

本文永久更新链接地址http://www.linuxidc.com/Linux/2016-08/133839.htm

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