SortAlgosKt(4) - 归并排序

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进入正题前,分享下最近看剧学到的一句不错的格言:

The unhappiest man is one trapped in past memory or future hope,incapable of living in the present.

算法思想

归并排序是分治法的一个经典应用:将原问题分解成规模较小的子问题,递归求解这些子问题,然后合并这些子问题来建立原问题的解。

直接上图吧。

在对上面这个数组的排序过程中,先将数组拆到长度最小的有序数组(即只包含一个元素),然后层层归并,每层待合并的有序序列的长度不断增加,直到最后把长度为原数组一半的两个有序序列合并成最终的结果。

还有个关键问题是如何将两个有序序列合并成一个大的有序序列呢?可以使用双指针法,分别指向两个有序序列的开头。下面的 merge 方法直接给出了实现。

算法实现

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fun mergeSort(nums: IntArray): IntArray {
    if (nums.size < 2) return nums
    val mid = nums.size / 2
    val leftArr = nums.copyOfRange(0, mid)
    val rightArr = nums.copyOfRange(mid, nums.lastIndex + 1)
    return merge(mergeSort(leftArr), mergeSort(rightArr))
}

fun merge(nums1: IntArray, nums2: IntArray): IntArray {
    val ans = IntArray(nums1.size + nums2.size)
    //《算法导论》里使用的是哨兵法,给每个数组的最后加上大小为正无穷的哨兵元素,可以省去每次检查是否有数组遍历到头了。
    // 此处使用的双指针法,也具有此效果
    var i = 0
    var j = 0
    while (i <= nums1.lastIndex && j <= nums2.lastIndex) {
        if (nums1[i] <= nums2[j]) {
            ans[i + j] = nums1[i]
            i++
        } else {
            ans[i + j] = nums2[j]
            j++
        }
    }
    while (i <= nums1.lastIndex) {
        ans[i + j] = nums1[i]
        i++
    }
    while (j <= nums2.lastIndex) {
        ans[i + j] = nums2[j]
        j++
    }
    return ans
}

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