所以在面试中,越是简单的题,就越要答好,不然会给面试官留下基础不扎实的印象。好了,回归到面试题上来,排序数组这道题本身是没有规定使用什么排序算法的,但面试官指定需要使用归并排序算法来解答,肯定是有他道理的,如果指北君是面试官,大概率也会要求读者使用归并排序,为啥呢?在解答之前我们先看看有哪些排序算法。
我们知道,排序算法有很多,大致有如下几种:
其中归并排序应该是使用的最多的几种之一,Java中Arrays.sort()采用了一种名为TimSort的排序算法,就是归并排序的优化版本。归并排序自身的优点有二,首先是因为它的平均时间复杂度低,为O(N*logN);其次它是稳定的排序,即相等元素的顺序不会改变;除了这两点优点之外,其蕴含的分治思想,是可以用来解决我们许多算法问题的,这也是面试官为什么要指定归并排序的原因。好了,废话不多说,我们接下来具体看看归并排序算法是如何实现的吧。
1. 归并排序(递归版)
归并排序(MERGE-SORT)是利用归并的思想实现的排序方法,该算法采用经典的分治策略,即分为两步:分与治。
- 分:先递归分解数组成子数组
- 治:将分阶段得到的子数组按顺序合并
我们来具体看看例子,假设我们现在给定一个数组:[6,3,2,7,1,3,5,4],我们需要使用归并算法对其排序,其大致过程如下图所示:
分阶段可以理解为就是递归拆分子序列的过程,递归的深度为log2n。而治的阶段则是将两个子序列进行排序的过程,我们通过图解看看治阶段最后一步中是如何将[2,3,6,7]和[1,3,4,5]这两个数组合并的。
图中左边是复制的临时数组,而右边是原数组,我们将左右指针对应的值进行大小比较,将较小的那个数放入原数组中,然后将相应的指针右移。比如第一步中,我们比较左边指针L指向的4和右指针R指向的1,R指向的1小,则把1放入原数组中的第一个位置中,然后R指针向右移动。后面再继续,直到左边临时数组的元素都按序覆盖了右边的原数组。最后我们通过上图再结合源码来看看吧:
我们可以看到,分阶段的时间复杂度是logN,而合并阶段的时间复杂度是N,所以归并算法的时间复杂度是O(N*logN),因为每次合并都需要对应范围内的数组,所以其空间复杂度是O(N);
2. 归并排序(迭代版)
上面的归并排序是通过递归二分的方法进行数组切分的,其实我们也可以通过迭代的方法来完成这步,看下图:
其因为数组,所以我们直接通过迭代从1开始合并,其中sz就是合并的长度,这种方法也可以称为自底向上的归并,其具体的代码如下
3. 总结
好了,归并算法就介绍完了,指北君再来总结一下:
归并排序是一种十分高效的排序算法,其时间复杂度为O(N*logN)。归并排序的最好,最坏的平均时间复杂度均为O(nlogn),排序后相等的元素的顺序不会改变,所以也是一种稳定的排序算法。归并排序被应用在许多地方,其java中Arrays.sort()采用了一种名为TimSort的排序算法,其就是归并排序的优化版本。
我是指北君,操千曲而后晓声,观千剑而后识器。感谢各位人才的:点赞、收藏和评论,我们下期更精彩!