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什么是递归排序:
先将数据分解成诺干个序列,将子序列合并排序,得到有序的序列,再与旁边子序列合并;即先使每个子序列有序,再使子序列段间有序。最后将两个有序表合并成⼀个有序表。
图解:
递归方法:
代码实现:
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="1">
与快速排序类似,结合上图,定义一个 mid 作为 一段数据的中间下标,然后依次往下分,左边的新 left 和 right 为上一个段数据的 left 和 mid ,右边的新 left 和 right 为上一个段数据的 mid + 1 和 right。分解结束条件为 当 left 与 right 相遇了。
对于merge方法,结合此图:
此图是原数据的左边的一段数据,定义一个临时数组,把下面的两个已经有序的 一段数据合并成给到临时数组,方法是s1 与 s2 比较,哪个小先给到临时数组,直到一方为放完。之后,把没放完的一方全部给到临时数组。k就得到临时数组的元素个数。
最后,通过for循环把临时数组的数据拷贝到原始数组里,但是有个要注意的地方:
看蓝色圈出来的区域,3 9 4 2 的那段数据的 3 和 9 一段小数据,如果merge方法 的for循环是这样的:
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="1"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> for (int i = 0; i < k; i++) {
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="2"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> arr[i] = tmpArr[i];
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="3"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
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那么将临时数组的数据拷贝到原始数组里,会出现问题。
原始数组的 元素3 下标应该是 4,如果按照从 0 下标开始, 会给到原始数组 0 下标位置这样是不对的,但如果加上了 left:
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="1"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> for (int i = 0; i < k; i++) {
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="2"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> arr[i + left] = tmpArr[i];
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="3"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
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这样就能确保 元素3 给到了 原始数组 4 下标的位置。
非递归方法:
上图对于8个原数据,我们先把数据从 1个1个有序(6和10,1和7,3和9,2和4),一直到 2个2个 有序((6 10和1 7 );(3 9 和 2 4) )来进行排序,那么最后 4个4个 有序((6 10 1 7 )和(3 9 2 4))就能完成排序了。
首先定义了 i 作为遍历数组使用,l 作为 左边起始,r 作为结束位置,m 是 他们的中间位置。
定义一个 gap 作为 临界值,初始化为1,循环结束 gap 每次 乘以 2 ,当 gap 为 数组长度时不进入循环。
上图是 gap 为 2 的时候,其他参数赋值如上图。
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="1"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">public static void feidigui(int[] arr) {
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="2"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> int gap = 1;
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="3"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> while(gap < arr.length) {
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="4"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> for (int i = 0; i < arr.length; i = i + 2*gap) {
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="5"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="6"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> int left = i;
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="7"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> int mid = left + gap - 1;
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="8"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="9"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> if(mid >= arr.length) {
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="10"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> mid = arr.length-1;
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="11"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="12"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="13"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> int right = mid+gap;
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="14"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="15"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> if(right >= arr.length) {
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="16"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> right = arr.length-1;
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="17"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="18"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="19"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> merge(arr,left,mid,right);
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="20"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="21"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="22"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> gap *= 2;
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="23"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="24"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="25"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> private static void merge(int[] arr, int left, int mid, int right) {
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="26"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="27"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> //临时数组
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="28"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> int[] tmpArr = new int[right - left + 1];
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="29"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> int k = 0;
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="30"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="31"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> int s1 = left;
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="32"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> int e1 = mid;
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="33"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> int s2 = mid + 1;
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="34"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> int e2 = right;
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="35"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="36"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> while(s1 <= e1 && s2 <= e2) {
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="37"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> if(arr[s1] <= arr[s2]) {
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="38"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> tmpArr[k++] = arr[s1++];
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="39"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }else {
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="40"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> tmpArr[k++] = arr[s2++];
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="41"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="42"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="43"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="44"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> while(s1 <= e1) {
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="45"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> tmpArr[k++] = arr[s1++];
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="46"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="47"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="48"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> while(s2 <= e2) {
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="49"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> tmpArr[k++] = arr[s2++];
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="50"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="51"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="52"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> //拷贝临时数组给到arr
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="53"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> for (int i = 0; i < k; i++) {
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="54"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> arr[i + left] = tmpArr[i];
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="55"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="56"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line">
- class="hljs-ln-numbers"> class="hljs-ln-line hljs-ln-n" data-line-number="57"> class="hljs-ln-code"> class="hljs-ln-line"> }
class="hide-preCode-box"> class="hljs-button signin active" data-title="登录复制" data-report-click="{"spm":"1001.2101.3001.4334"}" onclick="hljs.signin(event)">
结合代码和此图,当 gap 为 2 时,i 下一次取值为 i + 2*gap,确保后面的(3 9 2 4)也能进行有序排列。
要注意的是:
过程可能会出现上面三种情况,当 mid 超过了 数组长度 ,就越界了,就要把 mid 设置为数组的最后一个位置,right 同理。此过程不会影响 merge 方法的出现错误。(相当于处理边界值)
归并排序是稳定的。
七大算法的总结图:
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