Java编程：排序算法——归并排序

归并排序介绍

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（divide-and-conquer）策略（分治法将问题分(divide)成一些小的问题然后递归求解，而治(conquer)的阶段则将分的阶段得到的各答案"修补"在一起，即分而治之)。

归并排序思想示意图1-基本思想

说明:

可以看到这种结构很像一棵完全二叉树，本文的归并排序我们采用递归去实现（也可采用迭代的方式去实现）。分阶段可以理解为就是递归拆分子序列的过程。

归并排序思想示意图2-合并相邻有序子序列:

再来看看治阶段，我们需要将两个已经有序的子序列合并成一个有序序列，比如上图中的最后一次合并，要将[4,5,7,8]和[1,2,3,6]两个已经有序的子序列，合并为最终序列[1,2,3,4,5,6,7,8]，来看下实现步骤

归并排序的应用实例

给你一个数组, val arr = Array(9,8,7,6,5,4,3,2,1), 请使用归并排序完成排序。

代码

package sort;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Arrays;
import java.util.Date;

public class MergeSort {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
//        int[] arr = {8, 4, 5, 7, 1, 3, 6, 2};
//        int[] temp = new int[arr.length];   // 归并排序有一个额外的空间
//        mergeSort(arr, 0, arr.length - 1, temp);
//        System.out.println(Arrays.toString(arr));

        // 测速
        int[] arr = new int[80000000];
        for (int i = 0; i < 80000000; i++) {
    
    
            arr[i] = (int) (Math.random() * 80000);// 生成一个0-80000的数据
        }
        int[] temp = new int[arr.length];
        Date date1 = new Date();
        SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        String date1Str = simpleDateFormat.format(date1);
        System.out.println("排序前的时间为：" + date1Str);
        mergeSort(arr,0,arr.length-1,temp);
        Date date2 = new Date();
        String date2Str = simpleDateFormat.format(date2);
        System.out.println("排序后的时间为：" + date2Str);
    }

    // 分+合方法
    public static void mergeSort(int[] arr, int left, int right, int[] temp) {
    
    
        if (left < right) {
    
    
            int mid = (left + right) / 2;
            // 向左递归进行分解
            mergeSort(arr, left, mid, temp);
            // 向右递归进行分解
            mergeSort(arr, mid + 1, right, temp);
            // 到合并
            merge(arr, left, mid, right, temp);
        }
    }


    // 合并的方法

    /**
     * @param arr   待排序原始数组
     * @param left  左边有序序列初始索引
     * @param mid   中间索引
     * @param right 右边索引
     * @param temp  中转数组
     */
    public static void merge(int[] arr, int left, int mid, int right, int[] temp) {
    
    
        int i = left;   // 初始化i，左边有序序列的初始索引
        int j = mid + 1;// 初始化j，右边有序序列的初始索引
        int t = 0;  // 指向temp数组的当前索引

        // （一）先把左右两边的数据按规则填充到temp数组，直到左右两边有序序列有一边处理完毕为止
        while (i <= mid && j <= right) {
    
    
            // 如果左边的有序序列的当前元素小于等于右边有序序列的当前元素
            // 即将当前的左边元素，拷贝到temp数组
            // t和i后移
            if (arr[i] <= arr[j]) {
    
    
                temp[t++] = arr[i++];
            } else {
    
     // 反之将右边的当前数据填充到temp数组
                temp[t++] = arr[j++];
            }
        }
        // （二）把有剩余数据的一边的剩余数据依次全部填充到temp
        while (i <= mid) {
    
      // 左边的有序序列仍有剩余，将其全部填充到temp
            temp[t++] = arr[i++];
        }
        while (j <= right) {
    
    // 右边的有序序列仍有剩余，将其全部填充到temp
            temp[t++] = arr[j++];
        }
        // （三）将temp数组的元素拷贝到arr
        // 注意，并不是每次都拷贝所有
        t = 0;
        int tempLeft = left;
        while (tempLeft <= right) {
    
    
            arr[tempLeft++] = temp[t++];
        }
    }

}