小白初识 - 归并排序(MergeSort)
归并排序是一种典型的用分治的思想解决问题的排序方式。
它的原理就是:将一个数组从中间分成两半,对分开的两半再分成两半,直到最终分到最小的单位(即单个元素)的时候,
将已经分开的数据两两合并,并且在合并的同时进行排序(先分解,再合并)。

将一个大的问题分而治之,拆分成若干个小问题,这就是分治的思想。
拆分不成问题,但是合并的时候稍微麻烦一些。合并的时候需要对合并的数据挨个儿排序。
我用Java实现了归并排序:
package com.structure.sort; /**
* @author zhangxingrui
* @create 2019-01-24 21:22
**/
public class MergeSort { public static void main(String[] args) {
int[] numbers = {9, 1, 2, 8, 7, 3, 6, 4, 3, 5, 0, 9, 19, 39, 25, 34, 17, 24, 23, 34, 20};
// 归并排序借助递归来实现,重要的是要找到递归的终结条件(不然容易发生堆栈异常)
// 递推公式:mergeSort(p...r) = merge(p, q) + merge(q+1, r)
// 终结条件:p >= r
mergeSort(numbers, 0, numbers.length - 1);
for (int number : numbers) {
System.out.println(number);
}
} /**
* @Author: xingrui
* @Description: 归并排序
* @Date: 21:26 2019/1/24
*/
private static void mergeSort(int[] numbers, int p, int r){
if(p >= r)
return;
int q = (p + r) / 2;
mergeSort(numbers, p, q);
mergeSort(numbers, q + 1, r);
merge(numbers, p, q, r);
} /**
* @Author: xingrui
* @Description: 合并数组
* @Date: 21:35 2019/1/24
*/
private static void merge(int[] numbers, int p, int q, int r){
int[] temp = new int[r - p + 1];
int i = p;
int j = q + 1;
int k = 0; while (i <= q && j <= r){
if(numbers[i] <= numbers[j]){
temp[k++] = numbers[i++];
}else{
temp[k++] = numbers[j++];
}
} while (i <= q)
temp[k++] = numbers[i++]; while (j <= r)
temp[k++] = numbers[j++]; for (int number : temp) {
numbers[p++] = number;
}
} }
像上面的代码看到的,拆分的时候都是从中间拆分:
private static void mergeSort(int[] numbers, int p, int r){
if(p >= r)
return;
int q = (p + r) / 2;
mergeSort(numbers, p, q);
mergeSort(numbers, q + 1, r);
merge(numbers, p, q, r);
}
所以这里每次都要(p + r) / 2 得到我们想要的中间位置。
代码实现起来很容易,那么我们再来分析一下归并排序:
1.归并排序是稳定的排序算法吗(即数组中有相同的元素,在排序结束时候,相同的元素的前后关系并没有发生变化)?
2.归并排序是原地排序吗(空间复杂度为O(1)就可以叫做原地排序)?
3.归并排序的时间复杂度怎么计算?
解答:
1.归并排序是稳定的排序的算法。我们可以看看发生元素位置交换的地方:
while (i <= q && j <= r){
if(numbers[i] <= numbers[j]){
temp[k++] = numbers[i++];
}else{
temp[k++] = numbers[j++];
}
}
i比j小,所以numbers[i]永远在numbers[j]的前面,当numbers[i] = numbers[j]的时候,我们是把numbers[i]放到了temp里面,
所以归并排序下来,相同的元素的前后关系没有发生变化。
2.归并排序不是原地排序。这个很明显,在merge过程中需要申请一个temp数组来临时存储数据,而这个temp数组大小不确定。
3.归并排序的时间复杂度是O(nlogn)。这个就需要推导一下了:
首先我们得知道归并排序怎么用表达式表达出来:
T(p...r) = T(p...q) + T(q+1...r) + k,其中k是合并两段数组需要的时间。
假设我们对n个元素进行排需要的时间为:T(n),那么对n/2个数组排序需要的时间就是T(n/2),合并数组的时间复杂度就是O(n)
我们可以得出以下公式:
T(1) = C (C表示一个常量级别的时间)
T(n) = 2 * T(n/2) + n
以此类推:
T(n) = 2*T(n/2) + n
= 2*(2*T(n/4) + n/2) + n = 4*T(n/4) + 2*n
= 4*(2*T(n/8) + n/4) + 2*n = 8*T(n/8) + 3*n
= 8*(2*T(n/16) + n/8) + 3*n = 16*T(n/16) + 4*n
......
= 2^k * T(n/2^k) + k * n
......
得到了2^k * T(n/2^k) + k * n,那么当T(n/2^k) = 1的时候,即n/2^k = 1,k=log2n,
再将k值代入2^k * T(n/2^k) + k * n中可得:T(n) = Cn + nlog2n,根据时间复杂的计算原则,取大的数nlog2n,
所以归并排序的时间复杂的就是O(nlogn),并且从上面的代码中也可以看到对于归并排序而言,它的执行效率与
要执行排序的数组的有序度无关,即最大最小平均时间复杂度都是O(nlogn)。
小白初识 - 归并排序(MergeSort)的更多相关文章
- 归并排序 MergeSort
今天第一次看懂了严奶奶的代码( ̄▽ ̄)~*,然后按照厌奶那的思路进行了一波coding,稍加调试后即可跑起来. 学习链接:排序七 归并排序.图解排序算法(四)之归并排序 merge函数:将两个有序序列 ...
- 排序算法THREE:归并排序MergeSort
/** *归并排序思路:分治法思想 O(nlogn) * 把数组一分为二,二分为四 * 四和为二,二和为一 * */ /** * 归并排序主方法 *@params 待排序的数组 *@params 初始 ...
- 普林斯顿大学算法课 Algorithm Part I Week 3 归并排序 Mergesort
起源:冯·诺依曼最早在EDVAC上实现 基本思想: 将数组一分为(Divide array into two halves) 对每部分进行递归式地排序(Recursively sort each ha ...
- 分治法——归并排序(mergesort)
首先上代码. #include <iostream> using namespace std; int arr[11]; /*两个序列合并成一个序列.一共三个序列,所以用 3 根指针来处理 ...
- [图解算法] 归并排序MergeSort——<递归与分治策略>
#include"iostream.h" void Merge(int c[],int d[],int l,int m,int r){ ,k=l; while((i<=m)& ...
- 《算法导论》归并排序----merge-sort
伪代码请见<算法导论>2.3节 merge-sort实现: public class MergeSort { public static void sort(double [ ...
- 小白初识 - 基数排序(RadixSort)
基数排序算是桶排序和计数排序的衍生吧,因为基数排序里面会用到这两种其中一种. 基数排序针对的待排序元素是要有高低位之分的,比如单词adobe,activiti,activiti就高于adobe,这个是 ...
- 小白初识 - 快速排序(QuickSort)
我个人觉得快速排序和归并排序有相似之处,都是用到了分治的思想,将大问题拆分成若干个小问题. 不同的地方是归并排序是先把大问题拆分好了之后再排序,而快速排序则是一边拆分,一边排序. 快速排序的原理就是, ...
- 算法Sedgewick第四版-第1章基础-2.1Elementary Sortss-006归并排序(Mergesort)
一. 1.特点 (1)merge-sort : to sort an array, divide it into two halves, sort the two halves (recursivel ...
随机推荐
- 支付宝在ios应用上的开发[转]
前奏 现在随着移动开发的快速发展,越来越多的应用要求在线支付功能.最近做了一个关于支付宝支付功能的应用,在使用支付宝的过程中,遇到一些不必要的弯路,因此,写了这篇文章总结一下关于ios开发如何使用支付 ...
- 我的QT5学习之路(目录)
说明:本目录内容为自己学习的心得和记录,参考资料来源于网络,学习过程中多方汲取,如有错误,欢迎指正和批评. Qt开发相关文章目录 一.我的Qt学习之路系列 1.[笔记]我的Qt学习之路(一)——浅谈Q ...
- android TextView里边实现图文混配效果
做的游戏攻略中的图文载入已经用TextView实现.但看到网易新闻里的内容.点击图片能够调到一个新的Activity ,感觉也像Textview 实现的,但不知道怎么弄,想想能够通过动态载入Textv ...
- 关于换行这个动作,win 和 mac 的实现
‘\r'是回车,前者使光标到行首,(carriage return)'\n'是换行,后者使光标下移一格,(line feed) \r 是回车,return\n 是换行,newline 对于换行这个动作 ...
- Java byte数据转换和处理总结
一.byte和int相互转换的方法 java程序或Android程序的socket数据传输,都是通过byte数组,但是int类型是4个byte组成的,如何把一个整形int转换成byte数组,同时如何把 ...
- 获取 iOS APP 内存占用的大小
当我们想去获取 iOS 应用的占用内存时,通常我们能找到的方法是这样的,用 resident_size: #import <mach/mach.h> - (int64_t)memory ...
- Java单例模式几种实现方式
在平时的工作.学员的学习以及面试过程中,单例模式作为一种常用的设计模式,会经常被面试官问到,甚至笔试会要求学员现场默写,下面将会就单例模式的实现思路和几种常见的实现方式进行简单的分享. 单例模式,是一 ...
- 《Python高性能编程》——列表、元组、集合、字典特性及创建过程
这里的内容仅仅是本人阅读<Python高性能编程>后总结的一些知识,用于自己更好的了解Python机制.本人现在并不从事计算密集型工作:人工智能.数据分析等.仅仅只是出于好奇而去阅读这本书 ...
- 关于DP
关于DP 似乎摸到了门槛呢,学着学着Dijkstra突然有了感觉. 我们遍历的时候会遍历整张图的每个点每条边,然后与已知的对比大小,如果比现在方案好,就放入数组 那么,DP岂不是同样的思想? 在背包问 ...
- Redis数据库 : 基础
设置密码: /etc/redis/redis.conf 文件把 requirepass 取消注释并设置密码 取消只能本地登录的bind 同上面的配置文件 把 bind一行注释掉 带密码登录: redi ...