/**
 * 快速排序是一種運用了分治法的排序演算法，將輸入陣列分成兩個，然後分別遞迴使得每個子陣列有序，然後歸併成一個有序的陣列，時間複雜度O(nlogn)
 *
 * @author yanhom
 * @time 2017/10/26
 */
public class MergeSort {

    /**
     * 1.以中間位置將陣列劃分為兩個子陣列，分別遞迴兩個子陣列使之有序，遞迴退出條件是隻有一個元素，此時有序
     * 2.對於有序的兩個陣列，比較兩個陣列首元素，將較小的放到temp臨時陣列中，然後陣列下標++,迴圈比較，直到將較短陣列中所有元素都加入到temp陣列中
     * 3.退出第一個迴圈，然後接下來兩個迴圈會將較長陣列中剩餘的元素加入到temp陣列中
     * 4.最後一個迴圈的操作是將temp陣列中的值複製到arr陣列中
     *
     * @param arr 輸入陣列
     * @param left 起始位置
     * @param right 結束為止
     * @param temp 臨時陣列
     */
    public static void mergeSort(int[] arr, int left, int right, int[] temp) {

        if(left < right) { //只有一個元素使退出遞迴
            int mid = (left + right) / 2;
            mergeSort(arr, left, mid, temp); //遞迴左邊，使之有序
            mergeSort(arr, mid + 1, right, temp); //遞迴右邊，使之有序
            mergeArray(arr, left, mid, right, temp); //合併兩個有序陣列
        }
    }

    private static void mergeArray(int[] arr, int left, int mid, int right, int[] temp) {
        int i = left, m = mid; //第一個陣列工作變數，一個指頭，一個指尾
        int j = mid + 1, n = right; //第二個陣列工作變數，一個指頭，一個指尾
        int k = 0; //臨時陣列下標

        while (i <= m && j <= n) {
            if (arr[i] <= arr[j]) {
                temp[k++] = arr[i++];
            } else {
                temp[k++] = arr[j++];
            }
        }

        //第一個陣列較長
        while (i <= m) {
            temp[k++] = arr[i++];
        }

        //第二個陣列較長
        while (j <= n) {
            temp[k++] = arr[j++];
        }
        
        k = 0;
        while (left <= right) {
            arr[left++] = temp[k++];
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {4, 5, 2, 3, 1, 5, 6, 9, 8, 7, 0, 19};
        int[] temp = new int[arr.length];
        long start  = System.currentTimeMillis();
        mergeSort(arr, 0, arr.length - 1, temp);
        System.out.println(System.currentTimeMillis() - start);
        for (int i = 0; i< arr.length; i++) {
            System.out.println(arr[i]);
        }
    }
}