归并排序(Mergesort)之Java实现

归并排序算法介绍

归并排序是一个分治算法(Divide and Conquer)的一个典型实例，把一个数组分为两个大小相近(最多差一个)的子数组，分别把子数组都排好序之后通过归并(Merge)手法合成一个大的排好序的数组，归并的过程依然用扑克来解释，想象一下桌子上有两堆排好序(从小到大)的牌，每一次从两堆里面各抽取一张，比较一下两张的大小，如果两张一样大，都取出放到目标数组，否则取出较小的放到目标数组，另外一个放回原堆里面。归并排序需要额外的空间来存储临时数据，不过它的最坏运行时间都是O(nlogn)。

归并排序算法Java实现

如《插入排序(Insertsort)之Java实现》一样，先实现一个数组工具类。代码如下:

public class ArrayUtils {
	
	    public static void printArray(int[] array) {
		    System.out.print("{");
		    for (int i = 0; i < array.length; i++) {
			    System.out.print(array[i]);
			    if (i < array.length - 1) {
				    System.out.print(", ");
			    }
		    }
		    System.out.println("}");
	    }
    }

归并排序为分治法，分体现在把一个数组分为基本等长的两个子数组，重复这个过程，直到两个子数组都只有一个元素，归并的过程是算法的核心，前面已经提到过。归并排序的Java实现以及测试代码如下:

public class MergeSort {
	
		public static void main(String[] args) {
			int[] array = { 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, -1, -2, -3 };

			System.out.println("Before sort:");
			ArrayUtils.printArray(array);

			mergeSort(array);

			System.out.println("After sort:");
			ArrayUtils.printArray(array);
		}

		public static void mergeSort(int[] array) {
			sortArray(array, 0, array.length - 1);
		}

		private static void sortArray(int[] array, int start, int end) {
			// 单个元素不需要排序,直接返回
			if (start == end) {
				return;
			}

			int sortSize = end - start + 1;
			int seperate;
			if (sortSize % 2 == 0) {
				seperate = start + sortSize / 2 - 1;
			} else {
				seperate = start + sortSize / 2;
			}

			sortArray(array, start, seperate);
			sortArray(array, seperate + 1, end);

			mergeArray(array, start, seperate, end);
		}

		private static void mergeArray(int[] array, int start, int seperate, int end) {
			int totalSize = end - start + 1;
			int size1 = seperate - start + 1;
			int size2 = end - seperate;

			int[] array1 = new int[size1];
			int[] array2 = new int[size2];

			for (int i = 0; i < size1; i++) {
				array1[i] = array[start + i];
			}

			for (int i = 0; i < size2; i++) {
				array2[i] = array[seperate + 1 + i];
			}

			int mergeCount = 0;
			int index1 = 0;
			int index2 = 0;

			while (mergeCount < totalSize) {
				// 先检查有没有其中的一个数组已经处理完
				if (index1 == size1) {
					for (int i = index2; i < size2; i++) {
						array[start + mergeCount] = array2[i];
						mergeCount++;
						index2++;
					}
				} else if (index2 == size2) {
					for (int i = index1; i < size1; i++) {
						array[start + mergeCount] = array1[i];
						mergeCount++;
						index1++;
					}
				} else {
					int value1 = array1[index1];
					int value2 = array2[index2];

					if (value1 == value2) {
						array[start + mergeCount] = value1;
						array[start + mergeCount + 1] = value1;
						mergeCount += 2;
						index1++;
						index2++;
					} else if (value1 < value2) {
						array[start + mergeCount] = value1;
						mergeCount++;
						index1++;
					} else if (value1 > value2) {
						array[start + mergeCount] = value2;
						mergeCount++;
						index2++;
					}
				}
			}
		}
	}