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一步一步寫演算法(之合併排序)

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    前面一篇部落格提到的快速排序是排序演算法中的一種經典演算法。和快速排序一樣,合併排序是另外一種經常使用的排序演算法。那麼合併排序演算法有什麼不同呢?關鍵之處就體現在這個合併上面。
    合併演算法的基本步驟如下所示:
    1)把0~length-1的陣列分成左陣列和右陣列
    2)對左陣列和右陣列進行迭代排序
    3)將左陣列和右陣列進行合併,那麼生成的整個陣列就是有序的資料陣列


    下面就開始實踐操作:
    a)建立函式,判斷引數的合法性

void merge_sort(int array[], int length)
{
	if(NULL == array || 0 == length)
		return ;
	_merge_sort(array, 0, length-1);
}

    b)進行merge函式迭代操作
void _merge_sort(int array[], int start, int end)
{
	if(start >= end)
		return;

	int middle = start + ((end - start) >> 1);
	_merge_sort(array, start, middle);
	_merge_sort(array, middle + 1, end);
	_merge_data_in_array(array, start, middle, end);
}

    c)對合並後的佇列進行合併操作

void _merge_data_in_array(int array[], int start, int middle, int end)
{
	int length = end - start + 1;
	int* pData = NULL;
	int left = start;
	int right = middle + 1;
	int all = 0;

	/* allocate new memory to the space */
	pData = (int*) malloc(sizeof(int) * length);
	assert(NULL != pData);
	memset(pData, 0, length);

	/* begin to move data */
	while(right <= end){
		while(array[left] <= array[right] && left <= middle){
			pData[all] = array[left]; left ++; all ++;
		}

		if(left > middle)  {
			break;
		}

		while(array[left] > array[right] && right <= end){
			pData[all] = array[right]; right ++; all ++;
		}
	}

	/* move the left data */
	if(left <= middle)
		memmove(&pData[all], &array[left], sizeof(int) * (middle -left +1));

	if(right <= end)
		memmove(&pData[all], &array[right], sizeof(int) * (end - right + 1));
	
	memmove(&array[start], pData, sizeof(int) * length);
	free(pData);
}
    注: 文中使用的pData動態記憶體不是一種最優的處理辦法,實際開發中可以由其他形式的資料型別代替。

    d)編寫測試用例

static void test1()
{
	int array[] = {1};
	merge_sort(array, sizeof(array)/sizeof(int));
}

static void test2()
{
	int array[] = {2, 1};
	merge_sort(array, sizeof(array)/sizeof(int));
	assert(1 == array[0]);
	assert(2 == array[1]);
}

static void test3()
{
	int array[] = {3, 2, 1};
	merge_sort(array, sizeof(array)/sizeof(int));
	assert(1 == array[0]);
	assert(2 == array[1]);
	assert(3 == array[2]);
}

static void test4()
{
	int array[] = {4, 3, 5, 1};
	merge_sort(array, sizeof(array)/sizeof(int));
	assert(1 == array[0]);
	assert(3 == array[1]);
	assert(4 == array[2]);
	assert(5 == array[3]);
}

分析快速排序和合並排序的相同點和不同點:
    相同點: 都是迭代操作
    不同點: 快速排序,先分類再迭代;合併排序,先迭代再合併

【預告: 下面一篇部落格主要介紹堆排序】