java歸併排序非遞歸實現

十大經典排序之一的歸併，很多資料裏都是用了遞歸，其實遞歸都能轉化爲非遞歸，非遞歸不會棧溢出，也能更直觀看出時間複雜度爲O(n*log(n))。

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思路很簡單，用一個變量span表示跨度，每次跨度*2來循環數組的長度，在循環裏再2個span2個span地遍歷完數組進行歸併。

廢話不多上代碼：

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package class03;

/**
 * @Description 歸併排序非遞歸
 * @Package: class02
 * @Author: Ray
 * @CreateTime: 2020/7/4 15:28
 * @E-mail: [email protected]
 */
public class Test7 {
	
	public static void mergeSort(int[] arr) {
		if (arr == null || arr.length == 1) {   //空或一個數直接返回
			return;
		}
		//初始跨度爲1
		int span = 1;
		while (span < arr.length) {
			//for循環裏每2個span進行截取出left,mid,right,然後merge排序
			for (int i = 0; i < arr.length; i += 2 * span) {
				int left = i;
				int mid = left + span - 1;  //2個跨度進行歸併，mid爲1個跨度的位置
                /*
                處理邊界，當最後一個mid定位超出了長度，表示最後幾個數湊不到一個span，
                本次span長度=上次while裏span2倍，故也湊不齊上次while循環裏的2*span，
                湊不齊上次循環2個span的幾個數在上次while裏一定歸併排序好了，
                所以可以直接break
                */
				if (mid >= arr.length - 1) {    
					break;
				}
				int right = left + 2 * span - 1;
				if (right >= arr.length - 1) {  //處理邊界，右邊界超出長度則直接爲最後一位，這個應該好理解
					right = arr.length - 1;
				}
				merge(arr, left, mid, right);   //每個範圍歸併排序
			}
               //span = span << 1;   //優化一下可以用位運算左移，等同於乘2
			span = span * 2;    //跨度翻倍，翻倍變爲2，4，8，16……從而以log（N）次循環整個數組長度
		}
	}
	
	//對排完序的left ~ mid, mid+1 ~ right範圍進行歸併排序
	public static void merge(int[] arr, int left, int mid, int right) {
		int[] tmp = new int[right - left + 1];  //臨時數組
		int l = left;       //左指針初始位置
		int m = mid + 1;    //右指針初始位置
		int i = 0;          //tmp下標
		while (l <= mid && m <= right) {    //任意左或右指針到邊界則退出
			if (arr[l] > arr[m]) {
				tmp[i] = arr[m];
				m += 1;
			} else {
				tmp[i] = arr[l];
				l += 1;
			}
			i += 1;
		}
		while (l <= mid) {      //如果左指針先循環完，剩下的數補到tmp上
			tmp[i] = arr[l];
			l += 1;
			i += 1;
		}
		while (m <= right) {    //如果右指針先循環完，剩下的數補到tmp上
			tmp[i] = arr[m];
			m += 1;
			i += 1;
		}
		for (int j = 0; j < tmp.length; j++) {  //tmp還原到原數組
			arr[left + j] = tmp[j];
		}
	}
	
	public static void printArr(int[] arr) {
		StringBuilder x = new StringBuilder();
		for (int i : arr) {
			x.append(i);
			x.append(",");
		}
		String xx = x.toString();
		if (xx.length() > 0) {
			System.out.println(xx.substring(0, xx.length() - 1));
		}
	}
	
	
	public static void main(String[] args) {
		int[] arr = {5, 1, 4, 2, 7, 6, 3, 9, 8};
		mergeSort(arr);
		printArr(arr);
		
	}
	
}