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Java归并排序实现思路及debug

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Java归并排序实现思路及debug

该算法采用经典的D&C策略,也就是法治策略。

对比python的分治,Java不能实现对数组的切割,所以本质上是对指针的分割,是对操作区间的分割,要理解索引的变化

基本思路

首先要理解,上面图示中的分并不是真的将数组切割了,只是将操作区间切割了,本质上就是指针的变化范围。

来看怎么治,看治的最后一步,数据多,比较容易理解。原理其实就是运用了中间数组,运用两个索引分别遍历两个部分的元素,值较小的就进入中间数组,大的那个则留下了继续和接下来的数比较,最后如果一边的数全部遍历完了,那另一边的数则自动归入中间数组,图解如下:

代码如下,注意事项已在代码中标明

//合并的方法
    
    public static void merge(int[] arr,int left,int mid,int right,int[] temp){
        int i = left;//初始化i,左边有序序列的初始索引
        int j = mid + 1;//初始化j,右边有序序列的初始索引
        int t = 0;//指向temp数组的当前索引

        //(一)
        //先把左右两边(有序)的数据按照规则填充到temp数组
        //直到左右两边的有序序列,有一边处理完毕为止
        while (i <= mid && j<= right){//继续
            //如果左边的有序序列的当前元素,小于等于右边有序序列的当前元素
            //就将左边的当前元素,填充到temp,然后t++,i--
            if (arr[i] <= arr[j]){
                temp[t] = arr[i];
                t += 1;
                i += 1;
            }else {
                temp[t] = arr[j];
                t += 1;
                j += 1;
            }
        }

        //(二)
        //吧有剩余数据的一边的数据依次全部填充到temp
        while (i <= mid){
            temp[t] = arr[i];
            t += 1;
            i +=1;
        }
        while (j <= right){
            temp[t] = arr[j];
            t += 1;
            j += 1;
        }

        //(三)
        //将temp数组的元素拷贝到arr
        t = 0;
        int tempLeft = left;
        while (tempLeft <= right){
            arr[tempLeft] = temp[t];
            t += 1;
            tempLeft += 1;
        }
    }
}

这一部分还算好理解,接下来就是递归的部分,先看代码

//分+合的方法
    public static void mergeSort(int[] arr,int left,int right,int[] temp){
        if (left < right){
            int mid = (left+right)/2;
            //向左递归进行分解
            mergeSort(arr, left, mid, temp);
            //向有右递归进行分解
            mergeSort(arr,mid+1, right, temp);
            //合并
            merge(arr,left,mid,right,temp);

        }
    }

debug理解一下
public void test5(){
        int[] arr = {4,8,6,2,9,7,7,21,6,3,5,8};
        //Sort.quickSort(arr,0,arr.length-1);
        int[] temp = new int[arr.length];
        Sort.mergeSort(arr,0,arr.length-1,temp);
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
    }

首先程序会不断运行向左递归,栈里进入了5个mergeSort,注意到在栈顶的方法里,左右指针已经相等,向左递归和向右递归都不会再运行,这时候merge方法得到的就是arr[0]本身,然后整个方法运行完毕,出栈,到第四个方法

则会运行到向右递归,然后向右递归又会进入第五个方法,然后跟上面一样退出,然后进入到第四个方法的merge方法,对4,8运用合并方法进行排序,以此类推,最后当栈内存为空时,则可得到一个排序完成的数组。

最后,本质上这个算法也是一个以空间换时间的极好例子

这个是我听韩老师课的笔记,讲的还不错,感兴趣的同学也可以去听一下,附上链接

【【尚硅谷】数据结构与算法(Java数据结构与算法)-哔哩哔哩】 https://b23.tv/luubUIM

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