C# 排序算法5:归并排序

2023-10-21 17:40:06 浏览数 (1)

归并排序,是将两个(或两个以上)有序表合并成一个新的有序表,即把待排序序列分为若干个有序的子序列,再把有序的子序列合并为整体有序序列。该算法是采用分治法。

原理:

  1.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   2.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   3.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   4.重复步骤3直到某一指针超出序列尾,将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾

图示:

 上图中首先把一个未排序的序列从中间分割成2部分,再把2部分分成4部分,依次分割下去,直到分割成一个一个的数据,再把这些数据两两归并到一起,使之有序,不停的归并,最后成为一个排好序的序列。

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   static int[] MergeSort(int[] arr,int lowIndex,int highIndex)
        {
            //子表的长度大于1,则进入下面的递归处理
            if (lowIndex <highIndex)
            {
                //分割位点midIndex          
                int midIndex = (lowIndex   highIndex) / 2;
              
                //递归划分二部分  (arr[lowIndex].....arr[midIndex])  、 (arr[midIndex 1].....arr[high])
                MergeSort(arr, lowIndex, midIndex);
                MergeSort(arr, midIndex   1, highIndex);
                //归并
                Merge(arr, lowIndex, midIndex, highIndex);
               
            }

            return arr;
            
        }
        //归并排序的核心部分:将两个有序的左右子表(以midIndex区分),合并成一个有序的表
        private static int[] Merge(int[]arr,int lowIndex,int midIndex,int highIndex)
        {
            //左侧A子表 lowIndex....midIndex  右侧B子表 midIndex 1....highIndex
            int[] tempArr = new int[arr.Length];
            int tempIndex = 0;           
            int indexA = lowIndex, indexB = midIndex   1;
            //左右表同时遍历比较  ,如果其中有一个子表遍历完,则跳出循环
            while (indexA<=midIndex  && indexB <=highIndex)
            {
                tempArr[tempIndex  ] = (arr[indexA] <= arr[indexB] ? arr[indexA  ] : arr[indexB  ]);
              
            }
            //左表遍历完,右表还有数据,将右表剩余数,放入tempArr中
            while(indexB<=highIndex)
            {
                tempArr[tempIndex  ] = arr[indexB  ];
            }
            //右表遍历完,左表还有数据,将左表剩余数,放入tempArr中
            while (indexA <= midIndex)
            {
                tempArr[tempIndex  ] = arr[indexA  ];
            }

            //将暂存数组中有序的数列写入目标数组的制定位置,使进行归并的数组段有序
            tempIndex = 0;
            for (int i = lowIndex; i <=highIndex  ; i  )
            {
                arr[i] = tempArr[tempIndex  ];
            }
            return arr; 
        }

运行结果

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   Console.WriteLine($"数据算法");
           

            var arr1 = GetArrayData(20, 1,22);
            Console.WriteLine($"生成未排序数据arr1:{ShowArray(arr1)}");

            var arr7 = MergeSort(arr1,0,arr1.Length-1);
            Console.WriteLine($"归并排序arr7:{ShowArray(arr7)}");

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