一、排序思想归并排序是采用分治算法,即将一个大问题切分成一些小问题然后递归求解。归并排序的图解如下: 归并思路分的过程简单,就是将数组拆开来,拆到每组只有一个元素为止。治的过程是怎么排序的呢?以最后一次治为例,即将4 5 7 8 和1 2 3 6 合并成最终的有序序列为例,看看如何实现。 - 首先创建一个新的数组
tempArr ,长度为要进行“治”的两个数组长度之和; - 然后用
i 指向4 ,即第一个数组的最左边,j 指向1 ,即第二个数组的最左边; - 发现
4 比1 大,那么就将1 存入tempArr ,同时指针j 后移; - 继续比较指针
i 和j 所指元素的大小,发现2 比4 小,将2 存入tempArr ,同时j 继续后移; - 此时发现
6 比4 大,就将4 存入tempArr ,同时i 后移; 7 比6 大,将6 存入tempArr ,此时j 已经处于最后了,不能后移了;- 接着就将
i 所指的剩余元素都存入tempArr ,这个tempArr 就是有序的了。
二、代码实现1. 第一种方式: 这种方式很容易懂,我们先不是要拆分数组吗?那就拆呗,拆到什么时候为止呢?拆出来的数组只有一个元素了那就不用拆了。 public static int[] sort(int[] arr) { if (arr == null || arr.length == 1) { return arr; } // 拆分数组 int mid = arr.length / 2; // 中间指针,利用该指针将数组拆分 int[] left = Arrays.copyOfRange(arr, 0, mid); int[] right = Arrays.copyOfRange(arr, mid, arr.length); // 调用合并方法,因为left和right可能可以再拆分,所以传进去的left和right再递归调用当前方法 return merge(sort(left), sort(right)); }
- 合并:该方法传入两个数组,对数组进行合并上面已经讲了思路,按照思路来写就好了:
public static int[] merge(int[] left, int[] right) { // 定义临时数组 int[] tempArr = new int[left.length + right.length]; // 定义两个指针 int i = 0; // left的指针 int j = 0; // right的指针 // 进行合并操作 for(int index=0; index < tempArr.length; index ++) { // 如果left的遍历完了,那么将right中的剩余元素全部依次放入tempArr中 if (i >= left.length) { tempArr[index] = right[j]; j++; // 指针后移 } else if(j >= right.length) { // 如果right遍历完了,那么将left中剩余的元素全部依次放入tempArr中 tempArr[index] = left[i]; i++; // 指针后移 } else if (left[i] < right[j]) { // 如果i所指的数更小,就将该数存入tempArr tempArr[index] = left[i]; i++; // 指针后移 } else { // 如果j所指的数大于等于i所指的数,就将j所指的数存入tempArr tempArr[index] = right[j]; j++; // 指针后移 } } return tempArr; }
没错,这样就搞定了,这就是完全按照上面案例分析来做的,不过缺点就是,拆分的时候,是真正的拆除两个数组来了,会浪费空间,优点就是容易理解。 2. 第二种方式: 第二种方式就是不真正的将数组拆成两部分,而是通过一个中间索引mid ,将数组标识成两部分。这样就不需要真正的拆分,不会浪费空间,但是代码相对来说更难理解。 - 合并:先看合并部分,除了原始数组外,还有三个参数,
left 和mid 构成左边的数组,mid+1 和right 构成右边的数组,只要理解了这一点,下面的代码就容易理解了。
public static void merge(int[] arr, int left, int mid, int right) { // 定义临时数组 int[] tempArr = new int[right - left + 1]; int i = left; // 左边数组的指针 int j = mid + 1; // 右边数组的指针 int k = 0; // 临时数组的指针 // 当左边数组和右边数组都还没遍历完的时候 while(i <= mid && j <= right) { // 如果i所指的元素更小,就其放入tempArr,同时i后移 if (arr[i] <= arr[j]) { tempArr[k++] = arr[i++]; } else { // 如果j所指的更小,就将其放入tempArr,同时j后移 tempArr[k++] = arr[j++]; } } // 如果左边的数组还没遍历完,就将左边数组剩余元素依次放入tempArr中 while (i <= mid) { tempArr[k++] = arr[i++]; } // 如果右边的数组还没遍历完,就将右边数组剩余元素依次放入tempArr中 while (j <= right) { tempArr[k++] = arr[j++]; } // 将tempArr中排好序的添加到原数组中 for(int x=0; x<tempArr.length; x++) { arr[left + x] = tempArr[x]; } }
- 拆分:拆分到什么时候为止呢,如果
left 和right 相等了,表示只有一个元素,那就不用拆了,否则就对左边和右边的都进行递归拆分,拆到不可再拆就合并。
public static void sort(int[] arr, int left, int right) { // 如果左指针和右指针相等,表示只有一个元素,那就不需要拆分了 if (left == right) { return; } // 否则就进行拆分 int mid = left + (right - left) / 2; // 找到中间值进行拆分 // 对左边再进行拆分 sort(arr, left, mid); // 对右边再进行拆分 sort(arr, mid+1, right); // 进行合并 merge(arr, left, mid, right); }
经测试,对1000万个随机数进行排序,大概需要2秒,方式一和方式二时间上差不多,但是方式二可以省不少的内存,大家可以在执行的时候看看内存的占用情况。
|