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一步一步写算法之合并排序

前面一篇博客提到的快速排序是排序算法中的一种经典算法。和快速排序一样,合并排序是另外一种经常使用的排序算法。那么合并排序算法有什么不同呢?关键之处就体现在这个合并上面。

合并算法的基本步骤如下所示:

  1. 把0~length-1的数组分成左数组和右数组
  2. 对左数组和右数组进行迭代排序
  3. 将左数组和右数组进行合并,那么生成的整个数组就是有序的数据数组

下面就开始实践操作:

  1. 创建函数,判断参数的合法性
void merge_sort(int array[], int length)  
{  
    if(NULL == array || 0 == length)  
        return ;  
    _merge_sort(array, 0, length-1);  
}  
  1. 进行merge函数迭代操作
void _merge_sort(int array[], int start, int end)  
{  
    if(start >= end)  
        return;  

    int middle = start + ((end - start) >> 1);  
    _merge_sort(array, start, middle);  
    _merge_sort(array, middle + 1, end);  
    _merge_data_in_array(array, start, middle, end);  
}  
  1. 对合并后的队列进行合并操作
void _merge_data_in_array(int array[], int start, int middle, int end)  
{  
    int length = end - start + 1;  
    int* pData = NULL;  
    int left = start;  
    int right = middle + 1;  
    int all = 0;  

    /* allocate new memory to the space */  
    pData = (int*) malloc(sizeof(int) * length);  
    assert(NULL != pData);  
    memset(pData, 0, length);  

    /* begin to move data */  
    while(right <= end){  
        while(array[left] <= array[right] && left <= middle){  
            pData[all] = array[left]; left ++; all ++;  
        }  

        if(left > middle)  {  
            break;  
        }  

        while(array[left] > array[right] && right <= end){  
        pData[all] = array[right]; right ++; all ++;  
        }  
    }  

    /* move the left data */  
    if(left <= middle)  
        memmove(&pData[all], &array[left], sizeof(int) * (middle -left +1));  

    if(right <= end)  
        memmove(&pData[all], &array[right], sizeof(int) * (end - right + 1));  
  
    memmove(&array[start], pData, sizeof(int) * length);  
    free(pData);  
} 

注: 文中使用的pData动态内存不是一种最优的处理办法,实际开发中可以由其他形式的数据类型代替。
4. 编写测试用例

static void test1()  
{  
    int array[] = {1};  
    merge_sort(array, sizeof(array)/sizeof(int));  
}  

static void test2()  
{  
    int array[] = {2, 1};  
    merge_sort(array, sizeof(array)/sizeof(int));  
    assert(1 == array[0]);  
    assert(2 == array[1]);  
}  

static void test3()  
{  
    int array[] = {3, 2, 1};  
    merge_sort(array, sizeof(array)/sizeof(int));  
    assert(1 == array[0]);  
    assert(2 == array[1]);  
    assert(3 == array[2]);  
}  

static void test4()  
{  
    int array[] = {4, 3, 5, 1};  
    merge_sort(array, sizeof(array)/sizeof(int));  
    assert(1 == array[0]);  
    assert(3 == array[1]);  
    assert(4 == array[2]);  
    assert(5 == array[3]);  
}  

分析快速排序和合并排序的相同点和不同点:

  • 相同点: 都是迭代操作
  • 不同点: 快速排序,先分类再迭代;合并排序,先迭代再合并

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