java基礎-歸併排序之java實現

歸併排序之java實現

歸併排序（Merge）是將兩個（或兩個以上）有序表合併成一個新的有序表，即把待排序序列分爲若干個子序列，每個子序列是有序的。然後再把有序子序列合併爲整體有序序列。
歸併排序是建立在歸併操作上的一種有效的排序算法。該算法是採用分治法（Divide and Conquer）的一個非常典型的應用。 將已有序的子序列合併，得到完全有序的序列；即先使每個子序列有序，再使子序列段間有序。若將兩個有序表合併成一個有序表，稱爲2-路歸併。
歸併排序算法穩定，數組需要O(n)的額外空間，鏈表需要O(log(n))的額外空間，時間複雜度爲O(nlog(n))，算法不是自適應的，不需要對數據的隨機讀取。
工作原理：
1）申請空間，使其大小爲兩個已經排序序列之和，該空間用來存放合併後的序列
2）設定兩個指針，最初位置分別爲兩個已經排序序列的起始位置
3）比較兩個指針所指向的元素，選擇相對小的元素放入到合併空間，並移動指針到下一位置
4）重複步驟3直到某一指針達到序列尾
5）將另一序列剩下的所有元素直接複製到合併序列尾

public class MergeSortTest {  
    public static void main(String[] args) {  
        int[] data = new int[] { 5, 3, 6, 2, 1, 9, 4, 8, 7 };  
        print(data);  
        mergeSort(data);  
        System.out.println("排序後的數組：");  
        print(data);  
    }  
    public static void mergeSort(int[] data) {  
        sort(data, 0, data.length - 1);  
    }  
    public static void sort(int[] data, int left, int right) {  
        if (left >= right)  
            return;  
        // 找出中間索引  
        int center = (left + right) / 2;  
        // 對左邊數組進行遞歸  
        sort(data, left, center);  
        // 對右邊數組進行遞歸  
        sort(data, center + 1, right);  
        // 合併  
        merge(data, left, center, right);  
        print(data);  
    }  
  
    /** 
     * 將兩個數組進行歸併，歸併前面2個數組已有序，歸併後依然有序 
     *  
     * @param data   數組對象 
     * @param left   左數組的第一個元素的索引 
     * @param center 左數組的最後一個元素的索引，center+1是右數組第一個元素的索引 
     * @param right  右數組最後一個元素的索引 
     */  
    public static void merge(int[] data, int left, int center, int right) {  
        // 臨時數組  
        int[] tmpArr = new int[data.length];  
        // 右數組第一個元素索引  
        int mid = center + 1;  
        // third 記錄臨時數組的索引  
        int third = left;  
        // 緩存左數組第一個元素的索引  
        int tmp = left;  
        while (left <= center && mid <= right) {  
            // 從兩個數組中取出最小的放入臨時數組  
            if (data[left] <= data[mid]) {  
                tmpArr[third++] = data[left++];  
            } else {  
                tmpArr[third++] = data[mid++];  
            }  
        }  
        // 剩餘部分依次放入臨時數組（實際上兩個while只會執行其中一個）  
        while (mid <= right) {  
            tmpArr[third++] = data[mid++];  
        }  
        while (left <= center) {  
            tmpArr[third++] = data[left++];  
        }  
        // 將臨時數組中的內容拷貝回原數組中  
        // （原left-right範圍的內容被複制回原數組）  
        while (tmp <= right) {  
            data[tmp] = tmpArr[tmp++];  
        }  
    }  
  
    public static void print(int[] data) {  
        for (int i = 0; i < data.length; i++) {  
            System.out.print(data[i] + "\t");  
        }  
        System.out.println();  
    }  
}  

運行結果：

[java] view plain copy
5   3   6   2   1   9   4   8   7     
3   5   6   2   1   9   4   8   7     
3   5   6   2   1   9   4   8   7     
3   5   6   1   2   9   4   8   7     
1   2   3   5   6   9   4   8   7     
1   2   3   5   6   4   9   8   7     
1   2   3   5   6   4   9   7   8     
1   2   3   5   6   4   7   8   9     
1   2   3   4   5   6   7   8   9    

排序後的數組：

1   2   3   4   5   6   7   8   9