排序算法图解之Java归并排序的实现

1.归并排序简介

归并排序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）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。

归并排序是稳定排序，它也是一种十分高效的排序，能利用完全二叉树特性的排序一般性能都不会太差。java中Arrays.sort()采用了一种名为TimSort的排序算法，就是归并排序的优化版本。

2.思路简介及图解

以序列8、4、5、7、1、3、6、2为例

分而治之

可以看到这种结构很像一棵完全二叉树。分阶段可以理解为就是递归拆分子序列的过程，递归深度为log2n。

合并相邻有序子序列

从上文的图中可看出，每次合并操作的平均时间复杂度为O(n)，而完全二叉树的深度为|log2n|。总的平均时间复杂度为O(nlogn)。而且，归并排序的最好，最坏，平均时间复杂度均为O(nlogn)。

3.代码实现

import java.util.Arrays;

/**
* @author 兴趣使然黄小黄
* @version 1.0
* 递归实现归并排序
*/
@SuppressWarnings({"all"})
public class MergetSort {
  static int count = 0;

  public static void main(String[] args) {
      int[] arr = {8, 4, 5, 7, 1, 3, 6, 2};
      int[] temp = new int[arr.length];
      mergeSort(arr, 0, arr.length - 1, temp);
      System.out.println("归并排序后: arr[] = " + Arrays.toString(arr));
  }

  //归并排序
  public static void mergeSort(int[] arr, int left, int right, int[] temp){
      if (left < right){
          int mid = left - (left - right) / 2;
          //向左递归分解
          mergeSort(arr, left, mid, temp);
          //向右递归分解
          mergeSort(arr, mid + 1, right, temp);
          //排序 合并
          merge(arr, left, mid, right, temp);
      }
  }

  /**
   * 合并的方法
   * @param arr  排序的原始数组
   * @param left  左边有序序列的初始索引
   * @param mid  中间索引
   * @param right  右边索引
   * @param temp  中转数组
   */
  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
      //先把左右两边有序数据按照规则填充到temp数组，直到左右两边有一边处理完毕
      while (i <= mid && j <= right){
          if (arr[i] <= arr[j]){
              temp[t] = arr[i];
              t++;
              i++;
          }else {
              temp[t] = arr[j];
              t++;
              j++;
          }
      }
      //把剩余的一方依次填充到temp数组
      while (i <= mid){ //左边序列还有剩余的元素
          temp[t++] = arr[i++];
      }
      while (j <= right){ //右边序列还有剩余的元素
          temp[t++] = arr[j++];
      }
      //将temp数组的元素拷贝到arr
      //拷贝每次小序列
      t = 0;
      int tempLeft = left;
      while (tempLeft <= right){
          arr[tempLeft++] = temp[t++];
      }
//        System.out.println("=====" + Arrays.toString(arr));
//        System.out.println(Arrays.toString(temp));
      count++;
      System.out.println("第" + count + "次合并: arr[] = " + Arrays.toString(arr));
//        System.out.println("第" + count + "次合并: temp[] = " + Arrays.toString(temp));
  }
}

实现结果如下：

这样看还是不好看出归并排序的过程，我们尝试把测试用例修改成{8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1}:

{8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1}被拆分成了{8, 7}{6, 5}{4, 3}{2, 1}：

• 第一次合并：{7, 8}有序
• 第二次合并：{5, 6}有序
• 第三次合并: {5， 6， 7， 8}有序
• 第四次合并：{3, 4}有序
• 第五次合并：{1, 2}有序
• 第六次合并: {1， 2， 3， 4}有序
• 第七次合并：{1，2，3，4，5，6，7，8}有序

关于排序算法图解之Java归并排序的实现的文章就介绍至此，更多相关Java归并排序内容请搜索编程宝库以前的文章，希望以后支持编程宝库！

 RedisAtomicLong优化性能在项目中许多过这样的需求，记录留做备忘。需要创建一个递增序列，这个序列会提供给多个应用来使用，这样就需要保持序列的原子递增。 Red ...