文章目錄

• 歸并排序思想：
• 歸并排序?qū)崿F(xiàn)步驟
• • 1.數(shù)組拆分
  • 2.數(shù)組第一次合并
  • 3.數(shù)組循環(huán)合并
• 迭代實現(xiàn)歸并排序完整代碼

歸并排序思想：

大家都說將大問題化為小問題，這個是比較抽象的，其實如果小問題也不好解決，那我們化為小問題又有什么用呢

舉個例子 [5, 2, 1, 4, 3] ,我們可以把它分為小數(shù)組，但小數(shù)組有多小呢，這就是看小問題好不好解決，如分為 [5, 2, 1] 和 [4，3] ，那第一個數(shù)組排序也至少需要比較兩次，那么這個小問題相對來說不是很好解決，如果看第二個數(shù)組，只需要比較一次就行了，可以發(fā)現(xiàn)如果一個數(shù)組有三個元素我們要比較兩次，一個數(shù)組有兩個元素我們只要比較一次就行了，很明顯小問題最好是分為兩個元素的數(shù)組

分為小問題，解決了小問題又有什么用呢，如果給你兩個數(shù)組 [1, 5] 和 [3，4]，因為兩個數(shù)組內(nèi)部是有序的，合并這兩個數(shù)組是很簡單的，只需要維護兩個指針，每次只將兩個指針指向的最小值，放入一個新數(shù)組，就可以合并成功了，只需要比較3次我們就需要排序完成了，比較過程是先比較1和3，放入1到第三個數(shù)組，將第一個指針往后移動指向5，比較5和3，放入3，移動第二個指針，指向4，比較5和4，放入4，最后放入由于第二個數(shù)組已經(jīng)空了，將第一個數(shù)組剩下元素放入第三個數(shù)組

合并和分解有個類似的東西，我們分解考慮過分為兩個元素還是三個元素，合并的時候同樣有這個問題，我們是一次合并三個數(shù)組還是合并兩數(shù)組呢，和上面道理一樣，合并三個數(shù)組每選出一個元素都需要比較兩次，而合并兩個數(shù)組每選出一個元素只需要比較一次

從上面可以看到歸并排序優(yōu)化排序速度的方法有兩個，分為小數(shù)組后比較次數(shù)非常少，還有就是各個小數(shù)組之間內(nèi)部有序后合并也很快，只有建立在這兩個的基礎上，將大問題分為小問題再合并才會快

歸并排序?qū)崿F(xiàn)步驟

1.數(shù)組拆分

我們的上面的思路是將數(shù)組拆成多個2個元素的數(shù)組，然后讓每個兩個元素數(shù)組都有序，但我們沒必要真正創(chuàng)建那么多個小數(shù)組，只要想象在一個數(shù)組中有很多分界線就行

public static void mergeSortUp(int[] nums) {int stepLength = 2; for (int i = 0; i < nums.length; i += stepLength) {if (i + 1 < nums.length && nums[i] > nums[i + 1]) {tempValue = nums[i];nums[i] = nums[i+1];nums[i+1] = tempValue;}} }

2.數(shù)組第一次合并

可能看起來比較復雜，但只是因為我沒想出怎么優(yōu)雅的防止數(shù)組越界

第一個for循環(huán)為了將數(shù)組分區(qū)，我們一開始以2個元素為一個數(shù)組，那么我們先合并的時候，就先合并兩個數(shù)組，就是以4個元素為一個界限，所以for循環(huán)就是將數(shù)組進行分區(qū)

while循環(huán)是將兩個小數(shù)組合成一個數(shù)組，因為我們不能改變原數(shù)組nums，則只能將元素全放到temp數(shù)組中

兩個數(shù)組合并為一個數(shù)組需要考慮三種情況，也就是兩個數(shù)組都有元素沒放到第三個數(shù)組上，左邊的數(shù)組有元素沒放到第三個數(shù)組上和右邊的數(shù)組有元素沒放到第三個數(shù)組，分為這三種情況合并就行了

合并完成后我們就完成了第一次合并，將我們分的小數(shù)組個數(shù)減少了一半，下一步就是繼續(xù)合并，直至只剩一個數(shù)組

public static void mergeSortUp(int[] nums) {for (int i = 0; i < nums.length; i += stepLength * 2) {int index = i, left = i, right = i + stepLength;while (left < i + stepLength || (right < i + stepLength * 2 && right < nums.length)) {if (left < i + stepLength && (right < i + stepLength * 2 && right < nums.length)) {if (nums[left] < nums[right]) {temp[index] = nums[left];left++;} else {temp[index] = nums[right];right++;}} else if (left < i + stepLength && left < nums.length) {temp[index] = nums[left];left++;} else if (right < i + stepLength * 2 && right < nums.length){temp[index] = nums[right];right++;} else {break;}index++;}} }

3.數(shù)組循環(huán)合并

可以看出在第二步變化上并不大，我們只需要先交換nums和temp兩個數(shù)組的引用就行，因為nums是我們要的數(shù)組，而temp是排序的數(shù)組，在上一步合并后合并的數(shù)組是放在temp中的，所以我們要把temp給nums，而把nums給temp讓它繼續(xù)當中間數(shù)組，簡單來說就是原來的nums數(shù)組我們不要了，讓它當作中間容器

stepLength步長要翻倍，因為第二次我們要合并兩個4個元素數(shù)組為8個元素數(shù)組，但是我們最開始待排序的數(shù)組可能沒有8個，所以我們的while條件上是tempLength / 2 就是為了處理邊界情況

我們可以理解當stepLength代表有序數(shù)組的長度，如果它大于原數(shù)組長度，說明原數(shù)組已經(jīng)排序成功

while (stepLength / 2 < nums.length) {for (int i = 0; i < nums.length; i += stepLength * 2) {int index = i, left = i, right = i + stepLength;while (left < i + stepLength || (right < i + stepLength * 2 && right < nums.length)) {if (left < i + stepLength && (right < i + stepLength * 2 && right < nums.length)) {if (nums[left] < nums[right]) {temp[index] = nums[left];left++;} else {temp[index] = nums[right];right++;}} else if (left < i + stepLength && left < nums.length) {temp[index] = nums[left];left++;} else if (right < i + stepLength * 2 && right < nums.length){temp[index] = nums[right];right++;} else {break;}index++;}}t = nums;nums = temp;temp = t;stepLength *= 2; }

迭代實現(xiàn)歸并排序完整代碼

public class MergeSortUpDemo {public static void main(String[] args) {int[] nums = new int[]{5, 2, 1, 4, 3,2,5,6,1,2,5};int[] temp = new int[nums.length];mergeSortUp(nums);System.out.println(Arrays.toString(nums));}// temp為中間數(shù)組，長度和nums一樣的空數(shù)組public static void mergeSortUp(int[] nums) {int[] temp = new int[nums.length];int[] t;int stepLength = 2;int tempValue = 0;// 以2個元素為單位排序for (int i = 0; i < nums.length; i += stepLength) {if (i + 1 < nums.length && nums[i] > nums[i + 1]) {tempValue = nums[i];nums[i] = nums[i+1];nums[i+1] = tempValue;}}// 將相鄰的兩個塊合并while (stepLength / 2 < nums.length) {// i用來分區(qū)for (int i = 0; i < nums.length; i += stepLength * 2) {int index = i, left = i, right = i + stepLength;// 在區(qū)內(nèi)才循環(huán)while (left < i + stepLength || (right < i + stepLength * 2 && right < nums.length)) {if (left < i + stepLength && (right < i + stepLength * 2 && right < nums.length)) {if (nums[left] < nums[right]) {temp[index] = nums[left];left++;} else {temp[index] = nums[right];right++;}} else if (left < i + stepLength && left < nums.length) {temp[index] = nums[left];left++;} else if (right < i + stepLength * 2 && right < nums.length){temp[index] = nums[right];right++;} else {break;}index++;}}// 合并一次后的數(shù)組為temp，將nums設為合并后的數(shù)組，然后在temp數(shù)組里面再次合并t = nums;nums = temp;temp = t;stepLength *= 2;}} }

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java 迭代实现归并排序的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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