[数据结构与算法]归并排序算法与代码实现c语言

基本思想：分而治之

分治

代码实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
// 辅助函数：打印数组
void print_arr(int arr[], int n)
{
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    putchar('\n');
}
 
// 合并
void merge(int arr[], int tempArr[], int left, int mid, int right)
{
    // 标记左半区第一个未排序的元素
    int l_pos = left;
    // 标记右半区第一个未排序的元素
    int r_pos = mid + 1;
    // 临时数组元素的下标
    int pos = left;
 
    // 合并
    while (l_pos <= mid && r_pos <= right)
    {
        if (arr[l_pos] < arr[r_pos]) // 左半区第一个剩余元素更小
            tempArr[pos++] = arr[l_pos++];
        else // 右半区第一个剩余元素更小
            tempArr[pos++] = arr[r_pos++];
    }
 
    // 合并左半区剩余的元素
    while (l_pos <= mid)
        tempArr[pos++] = arr[l_pos++];
 
    // 合并右半区剩余的元素
    while (r_pos <= right)
        tempArr[pos++] = arr[r_pos++];
 
    // 把临时数组中合并后的元素复制回原来的数组
    while (left <= right)
    {
        arr[left] = tempArr[left];
        left++;
    }
}
 
// 归并排序
void msort(int arr[], int tempArr[], int left, int right)
{
    // 如果只有一个元素，那么久不需要继续划分
    // 只有一个元素的区域，本生就是有序的，只需要被归并即可
    if (left < right)
    {
        // 找中间点
        int mid = (left + right) / 2;
        // 递归划分左半区
        msort(arr, tempArr, left, mid);
        // 递归划分右半区
        msort(arr, tempArr, mid + 1, right);
        // 合并已经排序的部分
        merge(arr, tempArr, left, mid, right);
    }
}
 
// 归并排序入口
void merge_sort(int arr[], int n)
{
    // 分配一个辅助数组
    int *tempArr = (int *)malloc(n * sizeof(int));
    if (tempArr) // 辅助数组分配成功
    {
        msort(arr, tempArr, 0, n - 1);
        free(tempArr);
    }
    else
    {
        printf("error: failed to allocate memory");
    }
}
 
int main()
{
    int arr[] = {9, 5, 2, 7, 12, 4, 3, 1, 11};//数组元素，可随意更改
    int n = 9;
    print_arr(arr, n);
 
    merge_sort(arr, n);//归并排序入口
    print_arr(arr, n);
 
    return 0;
}

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