归并排序(非递归)

以下代码经测试,排序5000000(五千万)int型数据没有问题!

第一个参数是数组首地址
第二个参数是数组元素个数
void MergeSort(int * const arr, const DWORD number)//归并排序
{
    DWORD i;
    DWORD index1, index2;//将数组分为两个,分别作为两个数组第一个元素的下标
    DWORD tmpIndex1, tmpIndex2;//分别指向两个数组中的元素相对于index1、index2的步进
    DWORD step;//步进
    int *tmpArr = NULL;
    if (number < 2)
    {
        return;
    }
    tmpArr = (int *)malloc(number*sizeof (int));
    if (NULL == tmpArr)
    {
        printf("分配缓存出错!\n");
        getch();
        return;
    }
    for (step=1; step<number; step*=2)
    {
        index1 = 0;
        index2 = index1 + step;
        tmpIndex1 = 0;
        tmpIndex2 = 0;
        i = 0;
        while ((index2+tmpIndex2) < number)
        {
            while ((tmpIndex1 < step) && (tmpIndex2 < step) && ((index2+tmpIndex2) < number))
            {
                if (arr[index1+tmpIndex1] <= arr[index2+tmpIndex2])
                {
                    tmpArr[i] = arr[index1+tmpIndex1];
                    tmpIndex1++;
                }
                else
                {
                    tmpArr[i] = arr[index2+tmpIndex2];
                    tmpIndex2++;
                }
                i++;
            }
            while (tmpIndex1<step)
            {
                tmpArr[i++] = arr[index1+tmpIndex1];
                tmpIndex1++;
            }
            while ((tmpIndex2<step) && ((index2+tmpIndex2) < number))
            {
                tmpArr[i++] = arr[index2+tmpIndex2];
                tmpIndex2++;
            }
            index1 = index1 + 2*step;
            index2 = index2 + 2*step;
            tmpIndex1 = 0;
            tmpIndex2 = 0;
        }
        memcpy(arr, tmpArr, number*sizeof (int));
    }
    free(tmpArr);
}

测试代码:
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <windows.h>

void MergeSort(int * const arr, const DWORD number);//归并排序
void ExamineArr(const int * const arr, DWORD number);//检查排序结果

int main(int argc, char *argv[])
{
    DWORD StartTime, EndTime;
    DWORD i;
    DWORD num = 50000000;
    int *arr = NULL;
    arr = (int *)malloc(num * sizeof (int));
    if (NULL == arr)
    {
        free(arr);
        printf("内存分配失败,程序退出!\n");
        getch();
        return -1;
    }

    StartTime = GetTickCount();
    for (i=0; i<num; i++)
    {
        *(arr+i) = rand();
    }
    EndTime = GetTickCount();
    printf("生成%u个随机数耗时:%ums\n", num, EndTime - StartTime);
    
    StartTime = GetTickCount();
    MergeSort(arr, num);
    EndTime = GetTickCount();
    printf("归并排序耗时:%ums\n", EndTime - StartTime);
    ExamineArr(arr, num);//检查排序结果

    free(arr);
    getch();
    return 0;
}

void MergeSort(int * const arr, const DWORD number)//归并排序
{
    DWORD i;
    DWORD index1, index2;//将数组分为两个,分别作为两个数组第一个元素的下标
    DWORD tmpIndex1, tmpIndex2;//分别指向两个数组中的元素相对于index1、index2的步进
    DWORD step;//步进
    int *tmpArr = NULL;
    if (number < 2)
    {
        return;
    }
    tmpArr = (int *)malloc(number*sizeof (int));
    if (NULL == tmpArr)
    {
        printf("分配缓存出错!\n");
        getch();
        return;
    }
    for (step=1; step<number; step*=2)
    {
        index1 = 0;
        index2 = index1 + step;
        tmpIndex1 = 0;
        tmpIndex2 = 0;
        i = 0;
        while ((index2+tmpIndex2) < number)
        {
            while ((tmpIndex1 < step) && (tmpIndex2 < step) && ((index2+tmpIndex2) < number))
            {
                if (arr[index1+tmpIndex1] <= arr[index2+tmpIndex2])
                {
                    tmpArr[i] = arr[index1+tmpIndex1];
                    tmpIndex1++;
                }
                else
                {
                    tmpArr[i] = arr[index2+tmpIndex2];
                    tmpIndex2++;
                }
                i++;
            }
            while (tmpIndex1<step)
            {
                tmpArr[i++] = arr[index1+tmpIndex1];
                tmpIndex1++;
            }
            while ((tmpIndex2<step) && ((index2+tmpIndex2) < number))
            {
                tmpArr[i++] = arr[index2+tmpIndex2];
                tmpIndex2++;
            }
            index1 = index1 + 2*step;
            index2 = index2 + 2*step;
            tmpIndex1 = 0;
            tmpIndex2 = 0;
        }
        memcpy(arr, tmpArr, number*sizeof (int));
    }
    free(tmpArr);
}

void ExamineArr(const int * const arr, DWORD number)
{
    DWORD i=0, j=1;
    if (number <2)
    {
        return;
    }
    for (; j<number; i++,j++)
    {
        if (arr[i] > arr[j])
        {
            printf("第%u个数大于第%u个数!\n", i, j);
            return;
        }
    }
}



归并排序是一种基于分治思想的排序算法。非递归实现的归并排序可以通过迭代来完成。下面是一个使用 Java 实现的归并排序非递归版本的示例代码: ```java public class MergeSort { public static void mergeSort(int[] arr) { if (arr == null || arr.length <= 1) { return; } int n = arr.length; int[] temp = new int[n]; int size = 1; // 子数组的大小,初始为1 while (size < n) { mergePass(arr, temp, size, n); // 执行一趟归并排序 size *= 2; // 子数组大小翻倍 } } private static void mergePass(int[] arr, int[] temp, int size, int n) { int i = 0; while (i + 2 * size <= n) { merge(arr, temp, i, i + size - 1, i + 2 * size - 1); // 归并相邻的两个子数组 i += 2 * size; } if (i + size < n) { merge(arr, temp, i, i + size - 1, n - 1); // 归并剩余的两个子数组 } } private static void merge(int[] arr, int[] temp, int left, int mid, int right) { int i = left; // 左边子数组的起始位置 int j = mid + 1; // 右边子数组的起始位置 int k = left; // 归并后数组的起始位置 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++]; } for (int m = left; m <= right; m++) { arr[m] = temp[m]; } } public static void main(String[] args) { int[] arr = {5, 2, 8, 4, 9, 1}; System.out.println("Before sorting:"); for (int num : arr) { System.out.print(num + " "); } mergeSort(arr); System.out.println("\nAfter sorting:"); for (int num : arr) { System.out.print(num + " "); } } } ``` 这个示例代码中,`mergeSort` 方法用于调用非递归归并排序算法。`mergePass` 方法用于执行一趟归并排序,`merge` 方法用于归并两个子数组。 希望这个示例代码能够帮助你理解归并排序非递归实现。如有疑问,请随时提出。
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