浅析java 归并排序算法

归并排序（Merge）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子序列，每个子序列是有序的。然后再把有序子序列合并为整体有序序列。

归并排序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（Divide and Conquer）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2-路归并。

归并排序算法稳定，数组需要O(n)的额外空间，链表需要O(log(n))的额外空间，时间复杂度为O(nlog(n))，算法不是自适应的，不需要对数据的随机读取。

工作原理：

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直到某一指针达到序列尾

5、将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾

运行代码

package com.zc.manythread;
import java.util.Random;
/**
 * 归并排序
 * @author 偶my耶
 *
 */
public class MergeSort {
    public static void mergeSort(int[] data) {
        sort(data, 0, data.length - 1);
    }
    public static void sort(int[] data, int left, int right) {
        if (left >= right)
            return;
        // 找出中间索引
        int center = (left + right) / 2;
        // 对左边数组进行递归
        sort(data, left, center);
        // 对右边数组进行递归
        sort(data, center + 1, right);
        // 合并
        merge(data, left, center, right);
        print(data);
    }
    /**
     * 将两个数组进行归并，归并前面2个数组已有序，归并后依然有序
     *
     * @param data
     *            数组对象
     * @param left
     *            左数组的第一个元素的索引
     * @param center
     *            左数组的最后一个元素的索引，center+1是右数组第一个元素的索引
     * @param right
     *            右数组最后一个元素的索引
     */
    public static void merge(int[] data, int left, int center, int right) {
        // 临时数组
        int[] tmpArr = new int[data.length];
        // 右数组第一个元素索引
        int mid = center + 1;
        // third 记录临时数组的索引
        int third = left;
        // 缓存左数组第一个元素的索引
        int tmp = left;
        while (left <= center && mid <= right) {
            // 从两个数组中取出最小的放入临时数组
            if (data[left] <= data[mid]) {
                tmpArr[third++] = data[left++];
            } else {
                tmpArr[third++] = data[mid++];
            }
        }
        // 剩余部分依次放入临时数组（实际上两个while只会执行其中一个）
        while (mid <= right) {
            tmpArr[third++] = data[mid++];
        }
        while (left <= center) {
            tmpArr[third++] = data[left++];
        }
        // 将临时数组中的内容拷贝回原数组中
        // （原left-right范围的内容被复制回原数组）
        while (tmp <= right) {
            data[tmp] = tmpArr[tmp++];
        }
    }
    public static void print(int[] data) {
        for (int i = 0; i < data.length; i++) {
            System.out.print(data[i] + "\t");
        }
        System.out.println();
    }
    /**
     * 产生随机数组
     * @param count
     * @return
     */
    private static int[]  createDate(int count) {
        int[] data=new int[count];
          Random rand = new Random();
          boolean[] bool = new boolean[100];
          int num = 0;
          for (int i = 0; i < count; i++) {
           do {
            // 如果产生的数相同继续循环
            num = rand.nextInt(100);
           } while (bool[num]);
           bool[num] = true;
           data[i]=num;
          }
          return data;
    }
    public static void main(String[] args) {
        int[] data = createDate(10);
        print(data);
        mergeSort(data);
        System.out.println("排序后的数组：");
        print(data);
    }
}

运行结果：