白话经典算法系列之五 归并排序的实现

http://blog.csdn.net/morewindows/article/details/6678165

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++];elsec[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++];elsetemp[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：

 

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：

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。

所有整合源码如下:

 

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++];}elsec[k++]=b[j++];}while(i<n){c[k++]=a[i++];}while(j<m)c[k++]=b[j++];}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++];elsetemp[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);mergesort(a,mid+1,last,temp);mergearray(a,first,mid,last,temp);}}bool MergeSort(int a[],int n){int *p=new int[n];if(p==NULL)return false;memset(p,0,n);mergesort(a,0,n-1,p);for(int i=0;i<n;i++){cout<<p[i]<<" ";}cout<<endl;}int main(void){int a[]={1,3,5,7,9,11,13,0,2,4,6,8,10};//int b[]={0,2,4,6,8,10,12};MergeSort(a,sizeof(a)/sizeof(int));

}