基本算法——歸并排序算法

? ? 歸并排序(MERGE-SORT)是建立在歸并操作上的一種有效的排序算法,該算法是采用分治法(分治法將問題(divide)成一些小的問題然后遞歸求解华坦,而治(conquer)的階段則將分的階段得到的各答案"修補"在一起惠毁,即分而治之)的一個非常典型的應用前鹅。將已有序的子序列合并区赵,得到完全有序的序列愉烙;即先使每個子序列有序减牺,再使子序列段間有序页徐。若將兩個有序表合并成一個有序表苏潜,稱為二路歸并

1.步奏

(1)將一組數(shù)泞坦,相鄰的兩個分成一組(如最后只剩一個單獨為組)窖贤;

(2)對第一組,申請空間贰锁,使其大小為兩個已經(jīng)排序序列之和赃梧,該空間用來存放合并后的序列;

(3)設定兩個指針豌熄,最初位置分別為兩個已經(jīng)排序序列的起始位置授嘀;

(4)比較兩個指針所指向的元素,選擇相對小的元素放入到合并空間锣险,并移動指針到下一位置蹄皱;

(5)重復步驟(4)直到某一指針超出序列尾;

(6)將另一序列剩下的所有元素直接復制到合并序列尾芯肤;

(7)對每一組進行第一組相同的操作巷折,進行歸并;

(8)對歸并后的組再進行相同操作崖咨,直到歸并成一組有序數(shù)組為止锻拘。

2.舉例

(1)有一組數(shù){30,22,32署拟,41婉宰,18,5推穷,13}心包;

(2)初始狀態(tài):30,22馒铃,32蟹腾,41,18骗露,5岭佳,13

(3)第一次歸并:{22血巍,30}萧锉,{32,41}述寡,{5柿隙,18},{13}鲫凶;比較次數(shù):3禀崖;

(4)第二次歸并:{22,30螟炫,32波附,41},{5昼钻,13掸屡,18};比較次數(shù):4然评;

(5)第三次歸并:{5仅财,13,18碗淌,22盏求,30,32亿眠,41}碎罚;比較次數(shù):3;

總的比較次數(shù)為:3+4+3=10纳像;

3.復雜度

(1)因為歸并排序的總共的歸并次數(shù)相同荆烈,所以最好、最壞和平均的時間復雜度都為O(nlog?n)爹耗;

(2)空間復雜度為O(n)耙考。

4.穩(wěn)定性

? ? 歸并排序是穩(wěn)定的排序谜喊。在排序過程中,嚴格按照順序進行歸并倦始,相等的元素的順序不會改變斗遏。這對要排序數(shù)據(jù)包含多個信息而要按其中的某一個信息排序,要求其它信息盡量按輸入的順序排列時很重要。

5.性能分析

(1)歸并排序一般適用于用于對總體無序鞋邑,但是各子項相對有序的數(shù)列诵次,這樣比較次數(shù)就會比較少;

(2)歸并排序需要空間來儲存子序列枚碗,比較占用內(nèi)存逾一;

(3)歸并排序的比較次數(shù)小于快速排序的比較次數(shù),移動次數(shù)一般多于快速排序的移動次數(shù)肮雨,性能稍差于快速排序遵堵。

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