归并排序Merge sort

归并排序（Merge sort，台湾译作：合并排序）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。

首先考虑下如何将将二个有序数列合并。这个非常简单，只要从比较二个数列的第一个数，谁小就先取谁，取了后就在对应数列中删除这个数。然后再进行比较，如果有数列为空，那直接将另一个数列的数据依次取出即可。

//将有序数组a[]和b[]合并到c[]中
void MemeryArray(int a[], int n, int b[], int m, int c[])
{
    int i, j, k;

    i = j = k = 0;
    while (i < n && j < m)
    {
        if (a[i] < b[j])
            c[k++] = a[i++];
        else
            c[k++] = b[j++]; 
    }

    while (i < n)
        c[k++] = a[i++];

    while (j < m)
        c[k++] = b[j++];
}

可以看出合并有序数列的效率是比较高的，可以达到O(n)。

解决了上面的合并有序数列问题，再来看归并排序，其的基本思路就是将数组分成二组A，B，如果这二组组内的数据都是有序的，那么就可以很方便的将这二组数据进行排序。如何让这二组组内数据有序了？

可以将A，B组各自再分成二组。依次类推，当分出来的小组只有一个数据时，可以认为这个小组组内已经达到了有序，然后再合并相邻的二个小组就可以了。这样通过先递归的分解数列，再合并数列就完成了归并排序。

//将有二个有序数列a[first...mid]和a[mid...last]合并。
void mergearray(int a[], int first, int mid, int last, int temp[])
{
    int i = first, j = mid + 1;
    int m = mid,   n = last;
    int k = 0;
    
    while (i <= m && j <= n)
    {
        if (a[i] <= a[j])
            temp[k++] = a[i++];
        else
            temp[k++] = a[j++];
    }
    
    while (i <= m)
        temp[k++] = a[i++];
    
    while (j <= n)
        temp[k++] = a[j++];
    
    for (i = 0; i < k; i++)
        a[first + i] = temp[i];
}
void mergesort(int a[], int first, int last, int temp[])　　　　　　　　//这里用递归实现归并排序
{
    if (first < last)
    {
        int mid = (first + last) / 2;
        mergesort(a, first, mid, temp);    //左边有序
        mergesort(a, mid + 1, last, temp); //右边有序
        mergearray(a, first, mid, last, temp); //再将二个有序数列合并
    }
}

bool MergeSort(int a[], int n)
{
    int *p = new int[n];
    if (p == NULL)
        return false;
    mergesort(a, 0, n - 1, p);
    delete[] p;
    return true;
}

/*归并排序的效率是比较高的，设数列长为N，将数列分开成小数列一共要logN步，每步都是一个合并有序数列的过程，时间复杂度可以记为O(N)，故一共为O(N*logN)。因为归并排序每次都是在相邻的数据中进行操作，所以归并排序在O(N*logN)的几种排序方法（快速排序，归并排序，希尔排序，堆排序）也是效率比较高的。
*/

//算法导论 上的 合并排序

#include<iostream>
#include<stdlib.h>

using namespace std;

void Merge(int* A, int p, int q, int r)
{
    int i,j,k;
    int n1 = q - p + 1;
    int n2 = r - q;
    
    int* L = (int*)malloc(sizeof(int)*(n1+2));
    int* R = (int*)malloc(sizeof(int)*(n2+2));
    
    for(i=1;i<=n1;i++)
    {
        L[i] = A[p+i-1];
    }
    for(j=1;j<=n2;j++)
    {
        R[j] = A[q+j];
    }
    L[n1+1] = 0x7FFFFFFF;
    R[n2+1] = 0x7FFFFFFF;
    
    i = 1;
    j = 1;
    for(k=p;k<=r;k++)
    {
        if(L[i] <= R[j])
        {
            A[k] = L[i];
            i++;
        }
        else
        {
            A[k] = R[j];
            j++;
        }        
    }
}

void MergeSort(int* A, int p, int r)
{
    if(p < r)
    {
        int q = (p+r)/2;
        MergeSort(A,p,q);
        MergeSort(A,q+1,r);
        Merge(A,p,q,r);
    }
}

int main()
{
    int a[10] = {214,3636,22,55,37,45,12,54,264,52};
    MergeSort(a,0,9);
    
    for(int i=0;i<10;i++)
    {
        printf("%d ",a[i]);        
    }
    printf("\n");
    
    
    return 0;
}