C语言常见排序算法归并排序

目录

• 前言
•  一、归并排序
• 1.1 基本思想
• 1.2 算法思想
• 1.3 程序设计思想
• 1.4 程序实现
• 1.5 归并排序的特性总结

前言

本期为大家带来的是常见排序算法中的归并排序，博主在这里先分享归并排序的递归算法，包您一看就会，快来试试吧~

 一、归并排序

1.1 基本思想

归并排序（MERGE-SORT）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，称为二路归并。

1.2 算法思想

到这里，我们可以得到一条结论，两个有序的子序列可以合成一个新的有序子序列，通过递归，我们两个新的有序序列也可以组成新的有序数列，最终实现排序的目的。有些朋友就会问了，这个我懂，关键是咋实现有序数列，其实非常的简单，分割递归至每个子序列只有一个元素时，是不是就有序啦，然后就可以合成有两个元素有序的列表嘛，再合成4个，8个……

1.3 程序设计思想

定义一个tmp数组，可以是动态开辟的(malloc)，用于临时存放合并后的有序数据，定义_MergeSort()函数，用于分解，合并数据（递归实现），参数有，待处理数组，数据区间（数组下标），tmp数组。

• 判断区间是否存在，区间不存在以及只有一个元素的情况结束程序。
• 分割区间：mid=(left+right)/2;递归左右区间，分割递归至每个子序列只有一个元素。
• 每两个子序列一组，循环遍历每一个元素，if比较两个子序列各元素的大小，取大或取小，放入tmp数组，tmp[index++]=子序列++；直到有一个子序列遍历完，循环结束。
• 循环判断是子序列是否遍历完毕，未遍历完毕的子序列剩余元素直接给到tmp数组。将tmp数组的对应的元素拷贝回原数组（已有序）。

1.4 程序实现

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
 
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>//动态开辟空间的函数的头文件
 
void _MergeSort(int *a,int left,int right,int *tmp)
{
	//区间不存在以及只有一个元素的情况结束程序
	if (left>=right)
	{
		return;
	}
 
	int mid = (left + right) / 2;
	//假设[left,mid],[mid+1,right]有序，那么我们就可以归并了
	//递归使左右区间有序
	//分割递归至每个子序列只有一个元素
	_MergeSort(a,left,mid,tmp);
	_MergeSort(a, mid+1,right, tmp);
 
	//归并
	int begin1 = left, end1 = mid;
	int begin2 = mid + 1, end2 = right;
	int index = left;
 
	while (begin1<=end1&&begin2<=end2)//有一个子序列遍历完，循环结束
	{
		if (a[begin1] < a[begin2])//升序，取小
		{
			tmp[index++] = a[begin1++];
 
		}
		else
		{
			tmp[index++] = a[begin2++];
		}
	}
 
	//判断子序列是否遍历完，未遍历完毕的子序列剩余元素直接给到tmp数组
	while (begin1 <= end1)
	{
		tmp[index++] = a[begin1++];
	}
 
	while (begin2<=end2)
	{
		tmp[index++] = a[begin2++];
	}
 
	//拷贝回去
	for (int i=left;i<=right;++i)
	{
		a[i] = tmp[i];
	}
}
 
//归并排序
void MergeSort(int *a,int n)
{
	int* tmp=(int*)malloc(sizeof(int)*n);//动态开辟与待排序数组大小相等的一片连续的空间
	_MergeSort(a,0,n-1,tmp);//子函数实现归并
 
	free(tmp);//释放动态开辟的空间
}
 
//打印
void Print(int* a, int n)
{
	for (int i=0;i<n;++i)
	{
		printf("%d ",a[i]);
	}
}
int main()
{
	int a[] = {10,6,7,1,3,9,4,2};
	MergeSort(a,sizeof(a)/sizeof(a[0]));
	Print(a,sizeof(a)/sizeof(a[0]));
	return 0;
}

1.5 归并排序的特性总结

• 1. 归并的缺点在于需要O(N)的空间复杂度，归并排序的思考更多的是解决在磁盘中的外排序问 题。
• 2. 时间复杂度：O(N*logN)
• 3. 空间复杂度：O(N)
• 4. 稳定性：稳定

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