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@@ -3456,7 +3456,7 @@
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<h1 id="116">11.6 归并排序<a class="headerlink" href="#116" title="Permanent link">¶</a></h1>
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<p>「归并排序 merge sort」是一种基于分治策略的排序算法,包含图 11-10 所示的“划分”和“合并”阶段:</p>
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<p>「归并排序 merge sort」是一种基于分治策略的排序算法,包含图 11-10 所示的“划分”和“合并”阶段。</p>
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<ol>
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<li><strong>划分阶段</strong>:通过递归不断地将数组从中点处分开,将长数组的排序问题转换为短数组的排序问题。</li>
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<li><strong>合并阶段</strong>:当子数组长度为 1 时终止划分,开始合并,持续地将左右两个较短的有序数组合并为一个较长的有序数组,直至结束。</li>
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@@ -3465,7 +3465,7 @@
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<p align="center"> 图 11-10 归并排序的划分与合并阶段 </p>
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<h2 id="1161">11.6.1 算法流程<a class="headerlink" href="#1161" title="Permanent link">¶</a></h2>
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<p>如图 11-11 所示,“划分阶段”从顶至底递归地将数组从中点切为两个子数组:</p>
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<p>如图 11-11 所示,“划分阶段”从顶至底递归地将数组从中点切为两个子数组。</p>
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<ol>
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<li>计算数组中点 <code>mid</code> ,递归划分左子数组(区间 <code>[left, mid]</code> )和右子数组(区间 <code>[mid + 1, right]</code> )。</li>
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<li>递归执行步骤 <code>1.</code> ,直至子数组区间长度为 1 时,终止递归划分。</li>
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@@ -3507,7 +3507,7 @@
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</div>
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<p align="center"> 图 11-11 归并排序步骤 </p>
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<p>观察发现,归并排序的递归顺序与二叉树的后序遍历相同,对比来看:</p>
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<p>观察发现,归并排序与二叉树后序遍历的递归顺序是一致的。</p>
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<ul>
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<li><strong>后序遍历</strong>:先递归左子树,再递归右子树,最后处理根节点。</li>
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<li><strong>归并排序</strong>:先递归左子数组,再递归右子数组,最后处理合并。</li>
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@@ -4053,22 +4053,22 @@
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<p>合并方法 <code>merge()</code> 代码中的难点包括:</p>
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<p>实现合并函数 <code>merge()</code> 存在以下难点。</p>
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<ul>
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<li><strong>在阅读代码时,需要特别注意各个变量的含义</strong>。<code>nums</code> 的待合并区间为 <code>[left, right]</code> ,但由于 <code>tmp</code> 仅复制了 <code>nums</code> 该区间的元素,因此 <code>tmp</code> 对应区间为 <code>[0, right - left]</code> 。</li>
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<li><strong>需要特别注意各个变量的含义</strong>。<code>nums</code> 的待合并区间为 <code>[left, right]</code> ,但由于 <code>tmp</code> 仅复制了 <code>nums</code> 该区间的元素,因此 <code>tmp</code> 对应区间为 <code>[0, right - left]</code> 。</li>
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<li>在比较 <code>tmp[i]</code> 和 <code>tmp[j]</code> 的大小时,<strong>还需考虑子数组遍历完成后的索引越界问题</strong>,即 <code>i > leftEnd</code> 和 <code>j > rightEnd</code> 的情况。索引越界的优先级是最高的,如果左子数组已经被合并完了,那么不需要继续比较,直接合并右子数组元素即可。</li>
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</ul>
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<h2 id="1162">11.6.2 算法特性<a class="headerlink" href="#1162" title="Permanent link">¶</a></h2>
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<ul>
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<li><strong>时间复杂度 <span class="arithmatex">\(O(n \log n)\)</span> 、非自适应排序</strong> :划分产生高度为 <span class="arithmatex">\(\log n\)</span> 的递归树,每层合并的总操作数量为 <span class="arithmatex">\(n\)</span> ,因此总体时间复杂度为 <span class="arithmatex">\(O(n \log n)\)</span> 。</li>
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<li><strong>空间复杂度 <span class="arithmatex">\(O(n)\)</span> 、非原地排序</strong> :递归深度为 <span class="arithmatex">\(\log n\)</span> ,使用 <span class="arithmatex">\(O(\log n)\)</span> 大小的栈帧空间。合并操作需要借助辅助数组实现,使用 <span class="arithmatex">\(O(n)\)</span> 大小的额外空间。</li>
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<li><strong>时间复杂度 <span class="arithmatex">\(O(n \log n)\)</span>、非自适应排序</strong>:划分产生高度为 <span class="arithmatex">\(\log n\)</span> 的递归树,每层合并的总操作数量为 <span class="arithmatex">\(n\)</span> ,因此总体时间复杂度为 <span class="arithmatex">\(O(n \log n)\)</span> 。</li>
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<li><strong>空间复杂度 <span class="arithmatex">\(O(n)\)</span>、非原地排序</strong>:递归深度为 <span class="arithmatex">\(\log n\)</span> ,使用 <span class="arithmatex">\(O(\log n)\)</span> 大小的栈帧空间。合并操作需要借助辅助数组实现,使用 <span class="arithmatex">\(O(n)\)</span> 大小的额外空间。</li>
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<li><strong>稳定排序</strong>:在合并过程中,相等元素的次序保持不变。</li>
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</ul>
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<h2 id="1163">11.6.3 链表排序 *<a class="headerlink" href="#1163" title="Permanent link">¶</a></h2>
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<p>归并排序在排序链表时具有显著优势,空间复杂度可以优化至 <span class="arithmatex">\(O(1)\)</span> ,原因如下:</p>
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<p>对于链表,归并排序相较于其他排序算法具有显著优势,<strong>可以将链表排序任务的空间复杂度优化至 <span class="arithmatex">\(O(1)\)</span></strong> 。</p>
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<ul>
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<li>由于链表仅需改变指针就可实现节点的增删操作,因此合并阶段(将两个短有序链表合并为一个长有序链表)无须创建辅助链表。</li>
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<li>通过使用“迭代划分”替代“递归划分”,可省去递归使用的栈帧空间。</li>
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<li><strong>划分阶段</strong>:可以通过使用“迭代”替代“递归”来实现链表划分工作,从而省去递归使用的栈帧空间。</li>
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<li><strong>合并阶段</strong>:在链表中,节点增删操作仅需改变引用(指针)即可实现,因此合并阶段(将两个短有序链表合并为一个长有序链表)无须创建额外链表。</li>
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</ul>
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<p>具体实现细节比较复杂,有兴趣的同学可以查阅相关资料进行学习。</p>
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