Java常見排序算法之歸並排序


    在學習算法的過程中,我們難免會接觸很多和排序相關的算法。總而言之,對於任何編程人員來說,基本的排序算法是必須要掌握的。

從今天開始,我們將要進行基本的排序算法的講解。Are you ready?Let‘s go~~~

1、排序算法的基本概念的講解

     時間復雜度:需要排序的的關鍵字的比較次數和相應的移動的次數。

     空間復雜度:分析需要多少輔助的內存。

     穩定性:如果記錄兩個關鍵字的A和B它們的值相等,經過排序后它們相對的位置沒有發生交換,那么我們稱這個排序算法是穩定的。

              否則我們稱這個排序算法是不穩定的。

   

    排序算法的常見分類:

    1、內部排序(最常見的一種排序方式,不需要借助第三方輔助存儲工具)

    2、外部排序(需要借助外部存儲來輔助完成相關的排序操作)

        如果參與排序的數據元素非常的多,數據量非常的大,計算機無法把整個排序過程放到內存中進行的話,

        我們必須借助外部存儲器如磁盤來完成,這種排序方式,我們稱之為外部排序。

        其中外部排序最常見的就是多路歸並排序,即將原始文件分解成多個能夠一次性裝入內存的部分,分別把每一部分調入

        內存完成相應的排序,接下來在對多個有序的外部文件進行多路歸並排序。

  

   對於我們絕大多數的程序員而言,我們經常遇到的為內部排序。接下來我們將要對常見的內部排序進行相應的講解。

    今天要講解的內部排序為:

   歸並排序

  1.歸並排序的基本概念的講解

 

歸並排序建立在歸並操作上的一種有效的排序算法,該算法是采用分治法(Divide and Conquer)的一個非常典型的應用。
將已有序的子序列合並,得到完全有序的序列;即先使每個子序列有序,再使子序列段間有序。若將兩個有序表合並成一個
有序表,稱為二路歸並。
 
歸並過程為:比較a[i]和a[j]的大小,若a[i]≤a[j],則將第一個有序表中的元素a[i]復制到r[k]中,並令i和k分別加上1;
否則將第二個有序表中的元素a[j]復制到r[k]中,並令j和k分別加上1,如此循環下去,直到其中一個有序表取完,然后再將
另一個有序表中剩余的元素復制到r中從下標k到下標t的單元。歸並排序的算法我們通常用遞歸實現,先把待排序區間[s,t]以
中點二分,接着把左邊子區間排序,再把右邊子區間排序,最后把左區間和右區間用一次歸並操作合並成有序的區間[s,t]。
 
歸並操作(merge),也叫歸並算法,指的是將兩個順序序列合並成一個順序序列的方法。
如 設有數列{6,202,100,301,38,8,1}
初始狀態:6,202,100,301,38,8,1
第一次歸並后:{6,202},{100,301},{8,38},{1},比較次數:3;
第二次歸並后:{6,100,202,301},{1,8,38},比較次數:4;
第三次歸並后:{1,6,8,38,100,202,301},比較次數:4;
總的比較次數為:3+4+4=11,;
逆序數為14;

 

  2.歸並排序的Java代碼實現

   

package com.yonyou.test;


/**
 * 內部排序算法之歸並排序
 * 默認按照從小到大進行排序操作
 * @author 小浩
 * @創建日期 2015-3-27
 */
public class Test{
	public static void main(String[] args) {
   //需要進行排序的數組
	int[] array=new int[]{8,3,2,1,7,4,6,5};
	 //輸出原數組的內容
    printResult(array);
	//歸並排序操作
	sort(array,0,array.length-1);
	//輸出排序后的相關結果
	printResult(array);
	}
	
	
	/**
	 * 歸並排序
	 * @param array
	 */
	private static void sort(int[] array,int i,int j) {
		if(i<j)
		{
			int middle=(i+j)/2;
			//遞歸處理相關的合並事項
			sort(array,i,middle);
			sort(array,middle+1,j);
			merge(array,i,middle,j);			
		}
	}


    /**
     * 合並相關的數組內容
     * 同時使合並后的數組仍然有序
     * @param array
     * @param i
     * @param middle
     * @param j
     *  4 5 6     9 10 11
     * 
     */
	private static void merge(int[] array, int i, int middle, int j) {
        //創建一個臨時數組用來存儲合並后的數據
		int[] temp=new int[array.length];
		int m=i;
		int n=middle+1;
		int k=i;
		while(m<=middle&&n<=j)
		{
			if(array[m]<array[n])
				temp[k++]=array[m++];
			else
				temp[k++]=array[n++];
		}
		//處理剩余未合並的部分
		while(m<=middle)
		{
			temp[k++]=array[m++];
		}
		while(n<=j)
		{
			temp[k++]=array[n++];
		}
		//將臨時數組中的內容存儲到原數組中
		while(i<=j)
		{
			array[i]=temp[i++];
		}
	}


	/**
     *                                        
	 * 輸出相應數組的結果
	 * @param array
	 */
	private static void printResult(int[] array) {
       for(int value:array)		
    	   System.out.print(" "+value+" ");
      System.out.println();
	}

	/**
	 * 交換數組中兩個變量的值
	 * @param array
	 * @param i
	 * @param j
	 */
	private static void swap(int[] array,int i,int j){
		int temp=array[i];
		array[i]=array[j];
		array[j]=temp;
	}
}

 

  

 


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