归并排序Java实现

package practice;

import edu.princeton.cs.algs4.*;
/*
 * 归并排序
 * 时间复杂度O(NlgN) N为数组长度
 * 归并排序在小数组上表现并不好可以用插入排序代替
 */
public class TestMain {
    public static void main(String[] args) {
        int[] a = new int[20];
        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            int temp = (int)(StdRandom.random()*100);
            a[i] = temp;
        }
        
        Merge.sort2(a);
        
        for (int i : a) {
            System.out.print(i+" ");
        }
    }
}

class Merge{
    private static int []anx; //辅助数组
    /*
     * 自底向上的归并排序(循序渐进)
     * 将数字两两分为一组，一直向上归并
     * 以下数字表示数组长度，假如要排一个长度为22的数组
     *  2   2   2   2   2   2   2   2   2   2   2
     *    4       4       4       4       4    2
     *        8               8             6
     *                16              6
     *                        22        
     */
    public static void sort2(int[] a) {
        anx = new int[a.length]; 
        for (int sz = 1; sz < a.length; sz += sz) { //将要归并的大小(2*sz)翻倍
            for (int lo = 0; lo < a.length - sz; lo += (sz + sz)) { //将数组分为(2*sz)大小的子数组，分别归并
                merge(a, lo, lo + sz -1, Math.min(lo + 2*sz -1, a.length - 1));
            }
        }
        
    }
    /*
     * 自顶向下的归并排序(化整为零)
     * 将原数组循环一分为二，直到数组长度为2，再将小数组两两循环归并为原数组
     * 以下数字表示数组长度，当被分数字为单数时，前面的数组长度多一
     *                                 22
     *                       11                     11
     *                  6          5           6            5
     *               3     3    2     3     3      3     2      3
     *             2  1   2  1      2  1  2  1    2  1         2  1
     */
    public static void sort1(int[] a) {
        anx = new int[a.length];
        sort1(a, 0, a.length - 1);
    }
    private static void sort1(int []a, int lo, int hi) {
        if (lo >= hi) {
            return;
        }
        int mid = lo + (hi - lo)/2; //当被分数字为单数时，前面的数组长度多一
        sort1(a, lo, mid); //一分为二归并
        sort1(a, mid + 1, hi);
        merge(a, lo, mid, hi);
    }
    /*
     * 原地归并
     */
    public static void merge(int[] a, int lo, int mid, int hi) {
        int m = lo;
        int n = mid + 1; //当被分数字为单数时，将最中间的数字归到前面的数组(与上面对应)
        int []anx = new int[hi+1];
        for (int k = lo; k <= hi; k++) {
            anx[k] = a[k]; //将原数组复制到辅助数组
        }
        //mid将数组分为A，B两部分
        for (int k = lo; k <= hi; k++) { 
            if (m > mid) { //A中取完，将B数组剩余部分存入a[]
                a[k] = anx[n++];
            }
            else if (n > hi) { //B中取完，将A数组剩余部分存入a[]
                a[k] = anx[m++];                
            }
            else if (anx[n] < anx[m]) { //A，B中分别取出第一个，比较，并将小数装入a[]
                a[k] = anx[n++];
            }
            else {
                a[k] = anx[m++];
            }
        }
    }
}

归并排序动画演示

http://www.cs.usfca.edu/~galles/visualization/ComparisonSort.html