归并排序是一种分治算法,它将一个大问题分成若干个小问题,然后将小问题分别解决,最后合并小问题的结果得到大问题的解。具体来说,归并排序的实现步骤如下:
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将待排序的数组分成两个子数组(如果数组长度为1,则不用分割);
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对两个子数组分别进行递归排序,直到子数组长度为1;
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将两个已排序的子数组合并成一个有序数组,具体方法是比较两个子数组的首个元素,将较小的元素放入合并后的数组中,并将对应子数组的指针后移一位,直到其中一个子数组元素已全部放入合并后的数组中,然后将另一个子数组的剩余元素依次放入合并后的数组中。
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重复2-3步,直到整个数组排序完成。
下面是Java代码实现:
public class MergeSort {
public static void mergeSort(int[] arr, int left, int right) {
if (left < right) {
int mid = (left + right) / 2;
mergeSort(arr, left, mid);
mergeSort(arr, mid + 1, right);
merge(arr, left, mid, right);
}
}
private static void merge(int[] arr, int left, int mid, int right) {
int[] temp = new int[right - left + 1]; // 临时数组,用于存放合并后的结果
int i = left; // 左子数组的指针
int j = mid + 1; // 右子数组的指针
int k = 0; // 临时数组的指针
while (i <= mid && j <= right) {
if (arr[i] <= arr[j]) {
temp[k++] = arr[i++];
} else {
temp[k++] = arr[j++];
}
}
while (i <= mid) {
temp[k++] = arr[i++];
}
while (j <= right) {
temp[k++] = arr[j++];
}
// 将临时数组中的元素复制回原数组
for (int m = 0; m < temp.length; m++) {
arr[left + m] = temp[m];
}
}
}
以上代码中,mergeSort方法是递归排序的实现,其中left和right是待排序数组的左右边界;merge方法是合并两个有序子数组的实现,其中left、mid和right是待合并的两个子数组的左、中、右边界。在merge方法中,temp数组是临时数组,用于存放合并后的结果,它的大小为right - left + 1,即两个子数组的长度之和。i、j和k分别是左、右、临时数组的指针,表示当前要比较的元素位置。在比较过程中,将两个子数组中较小的元素放入临时数组中,并将指针后移一位,直到其中一个子数组元素已全部放入临时数组中,然后将另一个子数组的剩余元素依次放入临时数组中。最后将临时数组中的元素复制回原数组,完成排序。
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