数据结构与算法帮你记之——归并排序和快速排序

归并排序和快速排序是面试常考的两大排序，两者平均时间复杂度均可以达到o(nlogn)。接下来将记录一下这两种排序的动图原理显示以及代码的记忆方式。

归并排序

一、动图展示

动图原文链接：https://blog.csdn.net/qq_36442947/article/details/81612870

二、做法及思路

在java中，万物皆对象。因此我们可以尝试以面向对象的思想来进行编写。

•  定义一个类mergesort，并为其添加私有成员变量arr数组和数组长度arraylength，当然，也需要添加必要的getset方法;
• 定义public的mergesort方法作为向外提供的排序接口，这个方法主要实现：判断数组是否为空，以及msort函数的调用；
• 定义一个private的msort方法作为正式开始，这个方法主要实现：将数组不断拆分到不可拆为止，最后再将拆完的单个元素数组合并为两个元素、四个元素等等。。。从动图可以看到这个过程是循环往复的，因此可以考虑采用递归来实现，边界条件就是开始角标小于结束角标；
• 定义一个merge方法专门用来将两个小单元进行合并，合并的思路就像上面图片那样，这里我们需要新建一个中间数组用来存放合并后的结果：
  • 一前一后有两个指针，分别指向待合并两部分的开头；
  • 当前一个指向的元素更小时，令前一个元素赋值给中间数组tmp，前一个的指针向后移动；
  • 同样的，当后一个指向的元素更小时，令后一个元素赋值给tmp，后一个指针也++；
  • 我们知道，这样做并不能保证两个数组同时完成自己的任务，因此最终一定会剩下左右其中一个数组还没有全部放入tmp，这个时候就对没有操作完的数组的剩余部分全部放到tmp中；
  • 最后，我们并不想直接返回这个中间数组，因此需要将中间数组赋值给我们类中的arr数组。

过程还是较多的，但其中很大部分都是很容易想到的。上面说的难免有遗漏，可以看注释：

 

 1 public class mergesort {
 2     private int[] arr;
 3 
 4     private int arraylength;
 5 
 6     public mergesort(int arr[]){
 7         this.arr = arr;
 8         setarraylength();
 9     }
10     public void setarr(int[] arr) {
11         this.arr = arr;
12         setarraylength();
13     }
14 
15     public int[] getarr() {
16         return arr;
17     }
18 
19     public void setarraylength() {
20         if(arr!=null)
21             this.arraylength = arr.length;
22     }
23 
24     public void mergesort(){
25         if(arr!=null){
26             int[] temp = new int[arraylength];
27             msort(0, arr.length-1, temp);
28         }
29         else{
30 //            throw new runtimeexception();
31             system.out.println("待排序数组为空");
32         }
33     }
34     /*保证共用一个temp，节省内存*/
35     private void msort(int start, int end, int[] temp){
36         int center;
37         if(start<end){
38             center = (start+end)/2;
39             msort(start, center, temp);
40             msort(center+1, end, temp);
41             merge(start, center, end, temp);
42         }
43     }
44     /*left: the begin of left
45     * right: the end of right
46     * center: the end of left*/
47     private void merge(int leftst, int center, int right, int[] temp){
48         int tmppos = leftst;
49         int rightst = center+1;
50         while(leftst<=center && rightst<=right){
51             if(arr[leftst]<arr[rightst]){
52                 temp[tmppos++]=arr[leftst++];
53             }
54             else{
55                 temp[tmppos++]=arr[rightst++];
56             }
57         }
58         while(leftst<=center){
59             temp[tmppos++]=arr[leftst++];
60         }
61         while(rightst<=right){
62             temp[tmppos++]=arr[rightst++];
63         }
64 //向arr转移tmp存储的数组，这里要注意：上面的操作已经打乱了left的位置，所以只能使用未被打乱的right角标，然后倒着赋值
65         for(int i=0; i<right-leftst+1; i++, right--){
66             arr[right] = temp[right];
67         }
68     }
69 
70     public void printarr(){
71         for(int i=0; i<arraylength; i++){
72             system.out.print(arr[i]+" ");
73         }
74     }
75 }

可以看到除了我们自己添加的一些非重要代码，正式的归并排序代码仅有三十行左右。