经典算法(五)---归并排序

数据结构进阶篇 之 【并归排序】(递归与非递归实现)详细讲解 阅读详情
AI摘要

本文详细介绍了归并排序的基本概念、工作原理、算法描述以及其实现过程,重点展示了如何通过分治法和递归将序列划分为有序子序列并最终合并。,

一、并归排序

1. 归并排序的定义

归并排序(Merge Sort)是建立在归并操作上的一种有效,稳定的排序算法,该算法是采用分治法(Divide and Conquer)和递归(Recursion)思想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。

算法描述:   

归并操作的工作原理如下:

  • 第一步:申请空间,使其大小为两个已经排序序列之和,该空间用来存放合并后的序列
  • 第二步:设定两个指针,最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置
  • 第三步:比较两个指针所指向的元素,选择相对小的元素放入到合并空间,并移动指针到下一位置
  • 重复步骤3直到某一指针超出序列尾
  • 将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列

算法思想:

  1. 将待排序序列不断二分,直到每个子序列只有一个元素为止。
  2. 将相邻的子序列进行比较并合并,合并后的序列仍然是有序的。
  3. 重复步骤2,直到所有子序列合并成一个完整的序列

算法分析:

简单理解:归并排序分两大步,第一步分,第二步合。

归并排序第一步:分

分采取一分为二的方法(所以这个归并排序又叫二路归并排序)

中间下标 mid=(first+last)/2(first是最左边,last是最右边),采取前面的公式,分为【first,mid】和【mid+1,last】两份

如下图所示的:

mid = (0 + 8) / 2 = 4,中间的下标为4,所以第一次划分就为【9 5 2 7 17】【first,mid】和【4 3 1 11】【mid+1,last】这两份,然后继续分mid = (0 + 4) / 2 = 2 (mid=(first+last)/2)中间的下标为2,所以分为【9 5 2】和 【7 12】两份,以此类推分到每一份只有一个元素。


归并排序第二步:合

在合成过程中需要一个临时数组来存合成的结果。可以定义两个变量 l_pos和 r_pos分别标记两个数组的第一个元素,比较他俩谁小。较小的那个元素放到临时数组里面,指向数组的变量后移。只要其中一个变量走到头位置,这时候就需要把另一个数组剩余的元素放到临时数组里面。

(因为两份序列都是已经有序的,一个序列走到头,就相当与最大的一个数也没有 另一个没有走到头的序列最前面的数字大,所以这时候就能直接拷贝剩下的元素排在临时数组的后面)

如下图所示的:

从下图的合并开始看

9 和 5 比较, 5 < 9 ,组成一个子序列【5 9】,继续和【2】比,【5 9】这个子序列的第一个元素和【2】子序列的第一个元素比较并存入临时数组为:【2 5 9】;

7 和 12 比较,7 < 12 ,组成一个子序列【7 12】,然后【2 5 9】和【7 12】进行比较并存入临时数组为:【2 5 7 9 12】

过程为:(2和7比,2小存入【2】,然后指针后移指向5, 5和7比,5小,5存入变为【2 5】,然后指针后移指向9,7比9小,7存入【2 5 7】,第二子序列指针后移指向12, 然后9和12比,9小于12,9存入【2 5 7 9 】,第一序列已经走完了,说明第二子序列剩下的每一个都会比第一子序列最后一个元素9大,所以12存入临时数组为【2 5 7 9 12】


流程图如下所示:

该算法采用经典的分治(divide-and-conquer)策略,分:问题分成一些小的问题然后递归(Recursion)求解,治:将分的阶段得到的各答案"修补"在一起,即分而治之。将序列递归拆分成多个子序列,再将各个子序列排序后归并叠加,最后归并所有子序列,排序完成。

参考代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
//复制函数:打印数组
void print_arr(int arr[], int n)
{
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
}

// 合并
void merge(int arr[], int tempArr[], int left, int mid, int right)
{
    // 标记左半区第一个未排序的元素
    int l_pos = left;
    // 标记右半区第一个未排序的元素
    int r_pos = mid + 1;
    // 临时数组元素的下标
    int pos = left;

    // 合并
    while (l_pos <= mid && r_pos <= right)
    {
        if (arr[l_pos] < arr[r_pos])  // 左半区第一个剩余元素更小
            tempArr[pos++] = arr[l_pos++];
        else  // 右半区第一个剩余元素更小
            tempArr[pos++] = arr[r_pos++];
    }

    // 合并左半区剩余的元素
    while (l_pos <= mid)
        tempArr[pos++] = arr[l_pos++];

    // 合并右半区剩余的元素
    while (r_pos <= right)
        tempArr[pos++] = arr[r_pos++];

    // 把临时数组中合并后的元素复制回原来的数组
    while (left <= right)
    {
        arr[left] = tempArr[left];
        left++;
    }
}

// 归并排序
void msort(int arr[], int tempArr[], int left, int right)
{
    // 如果只有一个元素,那么不需要继续划分
    // 只有一个元素的区域,本生就是有序的,只需要被归并即可
    if (left < right)
    {
        // 找中间点
        int mid = (left + right) / 2;
        // 递归划分左半区
        msort(arr, tempArr, left, mid);
        // 递归划分右半区
        msort(arr, tempArr, mid + 1, right);
        // 合并已经排序的部分
        merge(arr, tempArr, left, mid, right);
    }
}

// 归并排序入口
void merge_sort(int arr[], int n)
{
    // 分配一个辅助数组
    int tempArr[n];
    // 调用实际的归并排序
    msort(arr, tempArr, 0, n - 1);
}

int main(int argc, char const* argv[])
{
    int arr[] = { 9, 5, 2, 7, 12, 4, 3, 1, 11};
        int n = 9;//要排序的数组元素个数
        print_arr(arr, n);

        merge_sort(arr, n);
        print_arr(arr, n);
    
    return 0;
}

归并排序——动图+逐步讲解(C语言) 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。 效果演示:先来看看流程图: 3.2 处理越界 修正边界法: 多步拷贝法:...... 阅读详情

相关推荐

C++排序算法:归并排序详解

C++排序算法:归并排序详解

小天狼星_布莱克 的博客 3万+

排序之归并排序

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。所谓归并,就是将两组有序的数据合成为一组有序的数据,例如有如下两个有序数组,将两个有序数组归并为一个有序数组,这就是一次归并操作。

dong132697的博客 2万+

Netron显示自定义属性,按属性设置不同节点的颜色

本文介绍了一种让Netron显示自定义颜色的方法,可根据某些属性,调整节点的颜色 需求背景: 在分析AI模型精度误差时,用不同等级的红色,表示误差的大小.可以直观地看到误差的传递关系

Hi20240217的博客 1511

归并排序(看了就会)

归并排序,是创建在归并操作上的一种有效的排序算法。上图中首先把一个未排序的序列从中间分割成2部分,再把2部分分成4部分,依次分割下去,直到分割成一个一个的数据,再把这些数据两两归并到一起,使之有序,不停的归并,最后成为一个排好序的序列。不管元素在什么情况下都要做这些步骤,所以花销的时间是不变的,所以该算法的最优时间复杂度和最差时间复杂度及平均时间复杂度都是一样的为:O( nlogn )归并排序算法中,归并最后到底都是相邻元素之间的比较交换,并不会发生相同元素的相对位置发生变化,故是稳定性算法。

Circ 2万+

专题一:Labview表格控件 及 应用(三)在表格中插入一行数据

专题一:Labview表格控件 及 应用(三) 在表格中插入一行数据 最近一段时间,做试验台上位机编程,老是用到表格控件,这几天抽时间专门写一个表格控件的专题。有用到的朋友可以参考一下。 今天接着讲一下,表格控件的数据插入,和相关的操作 1.表格控件的数据插入原理: 表格控件是一个 2D 字符串数组。 在表格插入一行,就是在2D数组插入一行。 行、列插入类似** 以下以成绩录入为例说明 2.1 不要表头直接插入 知识点1:创建数组:把数学,语文,英语三个数值,连成一个一位数组(数值型)。 知

Labview十年工控_702老师的博客 1万+

逆变器专题(6)-正负序分离(二阶广义积分器DSOGI)

相应仿真原件请移步资源下载DSOGI作为一种常用的正负序分离方法,其可以在电压三相不平衡的状态下实现较为精准的锁相环。

cyc19980105的博客 8802

白话经典算法系列之五 归并排序的实现

归并排序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。首先考虑下如何将将二个有序数列合并。这个非常简单,只要从比较二个数列的第一个数,谁小就先取谁,取了后就在对应数列中删除这个数。然后再进行比较,如果有数列为空,那直接将另一个数列的数据依次取出即可。//将有序数组a[]和b[]合并到c[]中 void MemeryArra

MoreWindows Blog 36万+

数据库系统工程师软考备战:第三篇 - SQL语言深入解析与应用

​​创建表​​​修改表​​​删除表​。

Programming Talk 121

白话经典算法系列之五 归并排序的实现(改)

归并排序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。 首先考虑下如何将将二个有序数列合并。这个非常简单,只要从比较二个数列的第一个数,谁小就先取谁,取了后就在对应数列中删除这个数。然后再进行比较,如果有数列为空,那直接将另一个数列的数据依次取出即可。 [cpp] view plaincopy

菜鸟学编程 673

使用Python与OpenCV实现基于霍夫变换的圆形缺陷检测与定位详细教程

本文详细探讨了如何使用Python和OpenCV库,通过图像边缘检测和霍夫变换实现圆形对象的检测与缺陷定位。我们不仅介绍了算法的基本原理,还通过具体的代码示例展示了如何在实际应用中实现这些技术。对于工业检测和医学影像分析,本文的方法提供了高效且易于实现的解决方案。随着图像处理技术的不断发展,未来我们可以期待更多新算法和新技术的应用,如深度学习与传统方法的结合,以及多传感器融合技术的引入,这将进一步提升缺陷检测与定位的效率和准确性。

qq_38334677的博客 1295

PCIE总线及其PCIE SWITCH的使用

PCIe总线与PCI最大的区别在工作原理上,PCIe是采用点到点的串行方式进行传输的,被称为“串行PCI”,由于采用了串行方式传输使得其工作频率可以达到2.5Ghz,大大增加了传输速率,同时采用全双工的通信方式,使得其传输速度提高了一倍,每一个PCIe总线设备与外部通信时有四根数据总线,分别有两个RX和TX,两根用于发送,两根由于接收。PCIe switch中文翻译为PCIe开关或PCIe交换机,主要作用将PCIe设备互联,PCIe switch芯片与其设备的通信协议都是PCIe;

zxm8513优快云博客 4733
上一篇: 经典算法(四)---希尔排序
下一篇: 鸿蒙界面开发
'撒野奔跑.
博客等级 码龄4年 185粉丝 19原创
评论 1
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付:10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包

打赏作者

'撒野奔跑.

你的鼓励将是我创作的最大动力

¥1 ¥2 ¥4 ¥6 ¥10 ¥20
扫码支付:¥1
获取中
扫码支付

您的余额不足,请更换扫码支付或充值

打赏作者

实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值