非遞歸版歸並排序

非遞歸版的歸並排序，省略了中間的棧空間，直接申請一段O(n)的地址空間即可，因此空間復雜度為O(n),時間復雜度為O(nlogn);

算法思想：

　　開始以間隔為1的進行歸並，也就是說，第一個元素跟第二個進行歸並。第三個與第四個進行歸並；

　　然后，再以間隔為2的進行歸並，1-4進行歸並，5-8進行歸並；

　　再以2*2的間隔，同理，知道2*k超過數組長度為止。

while(i<length){
        Merge(arr,temp,i,length);
        i *= 2;
    }

　　當不夠兩組進行歸並是，如果超過k個元素，仍然進行歸並；如果剩余元素不超過k個元素，那么直接復制給中間數組。

while(i <= length-2*k){
        sort(arr1,temp,i,i+k-1,i+2*k-1);
        i += 2*k;
    }

　

    if(i < length-k+1)//如過剩余個數比一個k長度還多...那么就在進行一次合並
        sort(arr1,temp,i,i+k-1,length-1);
    else
        for(j=i;j<length;j++)
            temp[j] = arr1[j];

主要代碼：

void MergeSort(int *arr,int length){
    int *temp = (int *)malloc(sizeof(int)*length);
    int i = 1;
    while(i<length){
        Merge(arr,temp,i,length);
        i *= 2;
    }
}
void Merge(int *arr1,int *temp,int k,int length){
    int i = 0,j;
    while(i <= length-2*k){
        sort(arr1,temp,i,i+k-1,i+2*k-1);
        i += 2*k;
    }
    if(i < length-k+1)//如過剩余個數比一個k長度還多...那么就在進行一次合並
        sort(arr1,temp,i,i+k-1,length-1);
    else
        for(j=i;j<length;j++)
            temp[j] = arr1[j];
    for(i=0;i<length;i++){
        arr1[i] = temp[i];
    }
}
void sort(int *arr3,int *arr1,int begin,int m,int end){
    int i=begin,j=m+1,k,h;
    for(k=i; i<=m && j<=end;k++){
        if(arr3[i] < arr3[j])
            arr1[k] = arr3[i++];
        else
            arr1[k] = arr3[j++];
    }
    if(i <= m){
        for(h=0; h<=m-i;h++)
            arr1[k+h] = arr3[i+h];
    }else{
        for(h=0; h<=end-j;h++)
            arr1[k+h] = arr3[j+h];
    }
}

全部代碼：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int arrtest1[10] = {4,3,7,8,0,9,1,2,6,5};
int arrtest2[10] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
int arrtest3[10] = {9,8,7,6,5,4,3,2,1,0};
void copy(int *from,int *arr,int length);
void print(int *arr,int length);
void MergeSort(int *arr,int length);
void Merge(int *arr1,int *temp,int k,int length);
void sort(int *arr3,int *arr1,int begin,int m,int end);
int main(){
    int Arr[10],i;
    copy(arrtest1,Arr,10);
    print(Arr,10);
    MergeSort(Arr,10);
    print(Arr,10);
    getchar();
    return 0;
}
void MergeSort(int *arr,int length){
    int *temp = (int *)malloc(sizeof(int)*length);
    int i = 1;
    while(i<length){
        Merge(arr,temp,i,length);
        i *= 2;
    }
}
void Merge(int *arr1,int *temp,int k,int length){
    int i = 0,j;
    while(i <= length-2*k){
        sort(arr1,temp,i,i+k-1,i+2*k-1);
        i += 2*k;
    }
    if(i < length-k+1)//如過剩余個數比一個k長度還多...那么就在進行一次合並
        sort(arr1,temp,i,i+k-1,length-1);
    else
        for(j=i;j<length;j++)
            temp[j] = arr1[j];
    for(i=0;i<length;i++){
        arr1[i] = temp[i];
    }
}
void sort(int *arr3,int *arr1,int begin,int m,int end){
    int i=begin,j=m+1,k,h;
    for(k=i; i<=m && j<=end;k++){
        if(arr3[i] < arr3[j])
            arr1[k] = arr3[i++];
        else
            arr1[k] = arr3[j++];
    }
    if(i <= m){
        for(h=0; h<=m-i;h++)
            arr1[k+h] = arr3[i+h];
    }else{
        for(h=0; h<=end-j;h++)
            arr1[k+h] = arr3[j+h];
    }
}
void copy(int *from,int *arr,int length){
    int i;
    for(i=0;i<length;i++){
        arr[i] = from[i];
    }
}

void print(int *arr,int length){
    int i;
    for(i=0;i<length;i++){
        printf("%d ",arr[i]);
    }
    printf("\n");
}

運行實例：