经典排序算法之归并排序-JavaScript/Python/Go实现代码

归并排序(Merge sort)是建立在归并操作上的一种有效的排序算法。该算法是采用分治法(Divide and Conquer)的一个非常典型的应用。

作为一种典型的分而治之思想的算法应用,归并排序的实现由两种方法:

- 自上而下的递归(所有递归的方法都可以用迭代重写,所以就有了第 2 种方法);

- 自下而上的迭代;

在《数据结构与算法 JavaScript 描述》中,作者给出了自下而上的迭代方法。但是对于递归法,作者却认为:

However, it is not possible to do so in JavaScript, as the recursion goes too deep for the language to handle.

然而,在 JavaScript 中这种方式不太可行,因为这个算法的递归深度对它来讲太深了。

说实话,我不太理解这句话。意思是 JavaScript 编译器内存太小,递归太深容易造成内存溢出吗?还望有大神能够指教。

和选择排序一样,归并排序的性能不受输入数据的影响,但表现比选择排序好的多,因为始终都是 O(nlogn) 的时间复杂度。代价是需要额外的内存空间。

1. 算法步骤

申请空间,使其大小为两个已经排序序列之和,该空间用来存放合并后的序列;

设定两个指针,最初位置分别为两个已经排序序列的起始位置;

比较两个指针所指向的元素,选择相对小的元素放入到合并空间,并移动指针到下一位置;

重复步骤 3 直到某一指针达到序列尾;

将另一序列剩下的所有元素直接复制到合并序列尾。

2. 动图演示


3. JavaScript 代码实现

function mergeSort(arr) {  // 采用自上而下的递归方法
    var len = arr.length;
    if(len < 2) {
        return arr;
    }
    var middle = Math.floor(len / 2),
        left = arr.slice(0, middle),
        right = arr.slice(middle);
    return merge(mergeSort(left), mergeSort(right));
}
function merge(left, right)
{
    var result = [];
    while (left.length && right.length) {
        if (left[0] <= right[0]) {
            result.push(left.shift());
        } else {
            result.push(right.shift());
        }
    }
    while (left.length)
        result.push(left.shift());
    while (right.length)
        result.push(right.shift());
    return result;
}

4. Python 代码实现

def mergeSort(arr):
    import math
    if(len(arr)<2):
        return arr
    middle = math.floor(len(arr)/2)
    left, right = arr[0:middle], arr[middle:]
    return merge(mergeSort(left), mergeSort(right))
def merge(left,right):
    result = []
    while left and right:
        if left[0] <= right[0]:
            result.append(left.pop(0));
        else:
            result.append(right.pop(0));
    while left:
        result.append(left.pop(0));
    while right:
        result.append(right.pop(0));
    return result

5. Go 代码实现

func mergeSort(arr []int) []int {
    length := len(arr)
    if length < 2 {
        return arr
    }
    middle := length / 2
    left := arr[0:middle]
    right := arr[middle:]
    return merge(mergeSort(left), mergeSort(right))
}
func merge(left []int, right []int) []int {
    var result []int
    for len(left) != 0 && len(right) != 0 {
        if left[0] <= right[0] {
            result = append(result, left[0])
            left = left[1:]
        } else {
            result = append(result, right[0])
            right = right[1:]
        }
    }
    for len(left) != 0 {
        result = append(result, left[0])
        left = left[1:]
    }
    for len(right) != 0 {
        result = append(result, right[0])
        right = right[1:]
    }
    return result
}


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