基本算法——归并排序算法

    归并排序(MERGE-SORT)是建立在归并操作上的一种有效的排序算法,该算法是采用分治法(分治法将问题(divide)成一些小的问题然后递归求解,而治(conquer)的阶段则将分的阶段得到的各答案"修补"在一起,即分而治之)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

1.步奏

(1)将一组数,相邻的两个分成一组(如最后只剩一个单独为组);

(2)对第一组,申请空间,使其大小为两个已经排序序列之和,该空间用来存放合并后的序列;

(3)设定两个指针,最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置;

(4)比较两个指针所指向的元素,选择相对小的元素放入到合并空间,并移动指针到下一位置;

(5)重复步骤(4)直到某一指针超出序列尾;

(6)将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾;

(7)对每一组进行第一组相同的操作,进行归并;

(8)对归并后的组再进行相同操作,直到归并成一组有序数组为止。

2.举例

(1)有一组数{30,22,32,41,18,5,13};

(2)初始状态:30,22,32,41,18,5,13

(3)第一次归并:{22,30},{32,41},{5,18},{13};比较次数:3;

(4)第二次归并:{22,30,32,41},{5,13,18};比较次数:4;

(5)第三次归并:{5,13,18,22,30,32,41};比较次数:3;

总的比较次数为:3+4+3=10;

3.复杂度

(1)因为归并排序的总共的归并次数相同,所以最好、最坏和平均的时间复杂度都为O(nlog₂n);

(2)空间复杂度为O(n)。

4.稳定性

    归并排序是稳定的排序。在排序过程中,严格按照顺序进行归并,相等的元素的顺序不会改变。这对要排序数据包含多个信息而要按其中的某一个信息排序,要求其它信息尽量按输入的顺序排列时很重要。

5.性能分析

(1)归并排序一般适用于用于对总体无序,但是各子项相对有序的数列,这样比较次数就会比较少;

(2)归并排序需要空间来储存子序列,比较占用内存;

(3)归并排序的比较次数小于快速排序的比较次数,移动次数一般多于快速排序的移动次数,性能稍差于快速排序。

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