归并排序

  1 /**
  2  * 归并排序：C++
  3  *
  4  * @author skywang
  5  * @date 2014/03/12
  6  */
  7 
  8 #include <iostream>
  9 using namespace std;
 10 
 11 /*
 12  * 将一个数组中的两个相邻有序区间合并成一个
 13  *
 14  * 参数说明：
 15  *     a -- 包含两个有序区间的数组
 16  *     start -- 第1个有序区间的起始地址。
 17  *     mid   -- 第1个有序区间的结束地址。也是第2个有序区间的起始地址。
 18  *     end   -- 第2个有序区间的结束地址。
 19  */
 20 void merge(int* a, int start, int mid, int end)
 21 {
 22     int *tmp = new int[end-start+1];    // tmp是汇总2个有序区的临时区域
 23     int i = start;            // 第1个有序区的索引
 24     int j = mid + 1;        // 第2个有序区的索引
 25     int k = 0;                // 临时区域的索引
 26 
 27     while(i <= mid && j <= end)
 28     {
 29         if (a[i] <= a[j])
 30             tmp[k++] = a[i++];
 31         else
 32             tmp[k++] = a[j++];
 33     }
 34 
 35     while(i <= mid)
 36         tmp[k++] = a[i++];
 37 
 38     while(j <= end)
 39         tmp[k++] = a[j++];
 40 
 41     // 将排序后的元素，全部都整合到数组a中。
 42     for (i = 0; i < k; i++)
 43         a[start + i] = tmp[i];
 44 
 45     delete[] tmp;
 46 }
 47 
 48 /*
 49  * 归并排序(从上往下)
 50  *
 51  * 参数说明：
 52  *     a -- 待排序的数组
 53  *     start -- 数组的起始地址
 54  *     endi -- 数组的结束地址
 55  */
 56 void mergeSortUp2Down(int* a, int start, int end)
 57 {
 58     if(a==NULL || start >= end)
 59         return ;
 60 
 61     int mid = (end + start)/2;
 62     mergeSortUp2Down(a, start, mid); // 递归排序a[start...mid]
 63     mergeSortUp2Down(a, mid+1, end); // 递归排序a[mid+1...end]
 64 
 65     // a[start...mid] 和 a[mid...end]是两个有序空间，
 66     // 将它们排序成一个有序空间a[start...end]
 67     merge(a, start, mid, end);
 68 }
 69 
 70 
 71 /*
 72  * 对数组a做若干次合并：数组a的总长度为len，将它分为若干个长度为gap的子数组；
 73  *             将"每2个相邻的子数组" 进行合并排序。
 74  *
 75  * 参数说明：
 76  *     a -- 待排序的数组
 77  *     len -- 数组的长度
 78  *     gap -- 子数组的长度
 79  */
 80 void mergeGroups(int* a, int len, int gap)
 81 {
 82     int i;
 83     int twolen = 2 * gap;    // 两个相邻的子数组的长度
 84 
 85     // 将"每2个相邻的子数组" 进行合并排序。
 86     for(i = 0; i+2*gap-1 < len; i+=(2*gap))
 87     {
 88         merge(a, i, i+gap-1, i+2*gap-1);
 89     }
 90 
 91     // 若 i+gap-1 < len-1，则剩余一个子数组没有配对。
 92     // 将该子数组合并到已排序的数组中。
 93     if ( i+gap-1 < len-1)
 94     {
 95         merge(a, i, i + gap - 1, len - 1);
 96     }
 97 }
 98 
 99 /*
100  * 归并排序(从下往上)
101  *
102  * 参数说明：
103  *     a -- 待排序的数组
104  *     len -- 数组的长度
105  */
106 void mergeSortDown2Up(int* a, int len)
107 {
108     int n;
109 
110     if (a==NULL || len<=0)
111         return ;
112 
113     for(n = 1; n < len; n*=2)
114         mergeGroups(a, len, n);
115 }
116 
117 int main()
118 {
119     int i;
120     int a[] = {80,30,60,40,20,10,50,70};
121     int ilen = (sizeof(a)) / (sizeof(a[0]));
122 
123     cout << "before sort:";
124     for (i=0; i<ilen; i++)
125         cout << a[i] << " ";
126     cout << endl;
127 
128     mergeSortUp2Down(a, 0, ilen-1);        // 归并排序(从上往下)
129     //mergeSortDown2Up(a, ilen);            // 归并排序(从下往上)
130 
131     cout << "after  sort:";
132     for (i=0; i<ilen; i++)
133         cout << a[i] << " ";
134     cout << endl;
135 
136     return 0;
137 }