1.基本思想:
归并排序(MERGE-SORT)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 andConquer)的一个非常典型的应用。将已有序的子序列合并,得到完全有序的序列;即先使每个子序列有序,再使子序列段间有序。若将两个有序表合并成一个有序表,称为二路归并。 归并排序核心步骤:
2. 代码解析
1.分析
归并排序的逻辑过程可以通过几个关键步骤来可视化:
分解: 数组最初被分成两个子数组,这个过程递归进行,直到每个子数组只有一个元素。
合并: 递归结束后,开始合并过程,将相邻的两个有序子数组比较元素大小,较小的元素会被先放到临时数组中。
完整排序: 通过不断合并子数组,最终得到完全排序的数组
_MergeSort 函数 是递归函数,负责实际的排序工作。
输入参数:a 是待排序的数组指针,begin 和 end 分别表示当前子数组的起始和结束下标,tmp 是一个临时数组用于辅助合并两个已排序的子数组。
当 begin >= end 时,说明当前子数组只剩一个元素或为空,无需排序,直接返回。
计算中间点 mid,对左右两半 [begin, mid] 和 [mid+1, end] 分别递归调用 _MergeSort 进行排序。
调用结束后,通过比较并合并两个有序子数组 [begin, mid] 和 [mid+1, end] 到临时数组 tmp 中。
最后,将排好序的 tmp 数组复制回原数组 a 的相应位置。
MergeSort 函数 是主接口函数,负责初始化和释放临时数组。
动态分配与原数组相同大小的临时数组 tmp。
调用 _MergeSort 函数进行排序。
使用完毕后,释放临时数组 tmp 的内存。
2.逻辑图
void _MergeSort(int* a, int begin, int end, int* tmp) { //划分 if (begin >= end)//只有一个元素不用划分 return; int mid = (begin + end) / 2;//首尾下标相加除2得到中间点下标 _MergeSort(a, begin, mid, tmp);//递归划分左半区域 _MergeSort(a, mid + 1, end, tmp);//递归划分右半区域 // [begin, mid][mid+1, end]归并 int begin1 = begin, end1 = mid;//标记左半区第一个未排序的元素以及最后一个元素 int begin2 = mid + 1, end2 = end;//标记右半区第一个未排序的元素以及最后一个元素 int i = begin;//临时数组下标 while (begin1 <= end1 && begin2 <= end2) { if (a[begin1] < a[begin2])//左半区第一个未排序的元素小于右半区第一个未排序的元素 { tmp[i++] = a[begin1++]; } else { tmp[i++] = a[begin2++];//右半区第一个未排序的元素小于左半区第一个未排序的元素 } } //合并左半区剩余元素 while (begin1 <= end1) { tmp[i++] = a[begin1++]; } //合并右半区剩余元素 while (begin2 <= end2) { tmp[i++] = a[begin2++]; } //把临时数组中合并后的元素拷贝回原数组 memcpy(a + begin, tmp + begin, sizeof(int) * (end - begin + 1)); } //归并排序入口 void MergeSort(int* a, int n) { int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * n);//开辟一个辅助数组 if (tmp == NULL) { perror("malloc fail"); return; } _MergeSort(a, 0, n - 1, tmp); free(tmp); }
3.运行结果