java实现归并排序

归并排序

归并排序（Merge）是将两个（或两个以上）有序表合并成一个新的有序表，即把待排序序列分为若干个子序列，每个子序列是有序的。然后再把有序子序列合并为整体有序序列。

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。 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2-路归并。

归并排序算法稳定，数组需要O(n)的额外空间，链表需要O(log(n))的额外空间，时间复杂度为O(nlog(n))，算法不是自适应的，不需要对数据的随机读取。

工作原理：

1、申请空间，使其大小为两个已经排序序列之和，该空间用来存放合并后的序列

2、设定两个指针，最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置

3、比较两个指针所指向的元素，选择相对小的元素放入到合并空间，并移动指针到下一位置

4、重复步骤3直到某一指针达到序列尾

5、将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾

代码实现：

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public class MergeSortTest {  

  

    public static void main(String[] args) {  

        int[] data = new int[] { 5, 3, 6, 2, 1, 9, 4, 8, 7 };  

        print(data);  

        mergeSort(data);  

        System.out.println("排序后的数组：");  

        print(data);  

    }  

  

    public static void mergeSort(int[] data) {  

        sort(data, 0, data.length - 1);  

    }  

  

    public static void sort(int[] data, int left, int right) {  

        if (left >= right)  

            return;  

        // 找出中间索引  

        int center = (left + right) / 2;  

        // 对左边数组进行递归  

        sort(data, left, center);  

        // 对右边数组进行递归  

        sort(data, center + 1, right);  

        // 合并  

        merge(data, left, center, right);  

        print(data);  

    }  

  

    /** 

     * 将两个数组进行归并，归并前面2个数组已有序，归并后依然有序 

     *  

     * @param data 

     *            数组对象 

     * @param left 

     *            左数组的第一个元素的索引 

     * @param center 

     *            左数组的最后一个元素的索引，center+1是右数组第一个元素的索引 

     * @param right 

     *            右数组最后一个元素的索引 

     */  

    public static void merge(int[] data, int left, int center, int right) {  

        // 临时数组  

        int[] tmpArr = new int[data.length];  

        // 右数组第一个元素索引  

        int mid = center + 1;  

        // third 记录临时数组的索引  

        int third = left;  

        // 缓存左数组第一个元素的索引  

        int tmp = left;  

        while (left <= center && mid <= right) {  

            // 从两个数组中取出最小的放入临时数组  

            if (data[left] <= data[mid]) {  

                tmpArr[third++] = data[left++];  

            } else {  

                tmpArr[third++] = data[mid++];  

            }  

        }  

        // 剩余部分依次放入临时数组（实际上两个while只会执行其中一个）  

        while (mid <= right) {  

            tmpArr[third++] = data[mid++];  

        }  

        while (left <= center) {  

            tmpArr[third++] = data[left++];  

        }  

        // 将临时数组中的内容拷贝回原数组中  

        // （原left-right范围的内容被复制回原数组）  

        while (tmp <= right) {  

            data[tmp] = tmpArr[tmp++];  

        }  

    }  

  

    public static void print(int[] data) {  

        for (int i = 0; i < data.length; i++) {  

            System.out.print(data[i] + "\t");  

        }  

        System.out.println();  

    }  

  

}  

 

运行结果：

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5   3   6   2   1   9   4   8   7     

3   5   6   2   1   9   4   8   7     

3   5   6   2   1   9   4   8   7     

3   5   6   1   2   9   4   8   7     

1   2   3   5   6   9   4   8   7     

1   2   3   5   6   4   9   8   7     

1   2   3   5   6   4   9   7   8     

1   2   3   5   6   4   7   8   9     

1   2   3   4   5   6   7   8   9     

排序后的数组：  

1   2   3   4   5   6   7   8   9