【排序】归并排序

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### 外部排序的时间复杂度 对于外部排序而言,由于涉及磁盘I/O操作,整体效率不仅取决于算法本身的时间复杂度,还受到读写速度的影响。通常情况下,当数据量超出内存容量时,会采用多趟处理的方式进行排序。每趟处理过程中,程序将部分数据加载到内存完成内部排序后再写出至临时文件;最终再对这些临时文件执行k路归并得到完全有序的结果集[^3]。 具体来说,在理想状况下(假设每次都能充分利用缓冲区),外部排序的整体时间复杂度大约为 O(nlog_kn),其中 k 表示可同时参与归并的文件数目,而 n 则代表待排序记录总数。这里需要注意的是,实际应用中的性能还会因硬件条件差异有所波动。 ### 归并排序的时间复杂度 归并排序遵循分治原则,即递归地将列表分割成更小子序列直到每个子序列仅含单个元素,之后逐步两两合并已排序的小序列形成更大规模的有序集合。这一过程确保了即使面对逆序排列的数据也能保持稳定的线性对数级运行效率。 归并排序的最佳、最差以及平均情况下的时间复杂度均为 O(n log n) 。这是因为无论输入如何分布,都需要经历相同次数的划分与合并动作才能使整个数组变得有序[^4]。 ```python def merge_sort(arr): if len(arr) <= 1: return arr mid = len(arr) // 2 left_half = merge_sort(arr[:mid]) right_half = merge_sort(arr[mid:]) return merge(left_half, right_half) def merge(left, right): sorted_list = [] i = j = 0 while i < len(left) and j < len(right): if left[i] < right[j]: sorted_list.append(left[i]) i += 1 else: sorted_list.append(right[j]) j += 1 sorted_list.extend(left[i:]) sorted_list.extend(right[j:]) return sorted_list ```
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