Алгоритм сортировки слиянием

Content

Сортировка слиянием - это своего рода алгоритм «разделяй и властвуй» в компьютерном программировании. Это один из самых популярных алгоритмов сортировки и отличный способ развить уверенность в построении рекурсивных алгоритмов.

Стратегия "Разделяй и влавствуй"

Используя технику «Разделяй и властвуй», мы делим проблему на подзадачи. Когда решение для каждой подзадачи готово, мы «объединяем» результаты из подзадач, чтобы решить основную проблему.

Предположим, нам нужно было отсортировать массив A. Подзадача состояла бы в том, чтобы отсортировать подраздел этого массива, начиная с индекса p и заканчивая индексом r, обозначенным как A [p..r].

Разделяй

Если q является промежуточной точкой между p и r, то мы можем разбить подмассив A [p..r] на два массива A [p..q] и A [q + 1, r].

Влавствуй

На этапе завоевания мы пытаемся отсортировать оба подмассива A [p..q] и A [q + 1, r]. Если мы еще не достигли базового варианта, мы снова разделяем оба этих подмассива и пытаемся отсортировать их.

Комбинируем

Когда шаг завоевателя достигает базового шага, и мы получаем два отсортированных подмассива A [p..q] и A [q + 1, r] для массива A [p..r], мы объединяем результаты, создавая отсортированный массив A [p..r] из двух отсортированных подмассивов A [p..q] и A [q + 1, r]

Алгоритм сортировки слиянием

Функция MergeSort многократно делит массив на две половины, пока мы не достигнем стадии, когда мы пытаемся выполнить MergeSort для подмассива размером 1, т.е. p == r.
После этого в игру вступает функция слияния, которая объединяет отсортированные массивы в большие массивы, пока весь массив не будет объединен.

MergeSort(A, p, r)
    If p > r 
        return;
    q = (p+r)/2;
    mergeSort(A, p, q)
    mergeSort(A, q+1, r)
    merge(A, p, q, r)

Чтобы отсортировать весь массив, нам нужно вызвать MergeSort (A, 0, length (A) -1).
Как показано на рисунке ниже, алгоритм сортировки слиянием рекурсивно делит массив на две половины, пока мы не достигнем базового случая массива с 1 элементом. После этого функция слияния выбирает отсортированные подмассивы и объединяет их для постепенной сортировки всего массива.

Шаг слияния сортировки слиянием

Каждый рекурсивный алгоритм зависит от базового случая и способности комбинировать результаты из базовых случаев. не является исключением и сортировка слиянием. Самая важная часть алгоритма - шаг «слияния».

Шаг объединения - это решение простой проблемы объединения двух отсортированных списков (массивов) для создания одного большого отсортированного списка (массива).

Алгоритм поддерживает три указателя, по одному для каждого из двух массивов и один для поддержания текущего индекса окончательного отсортированного массива.

Достигли ли мы конца какого-либо из массивов?
    Нет:
        Сравните текущие элементы обоих массивов
        Скопируйте меньший элемент в отсортированный массив
        Переместить указатель на элемент, содержащий меньший элемент
    Да:
        Скопировать все оставшиеся элементы непустого массива

Поскольку во втором массиве больше не осталось элементов, и мы знаем, что оба массива были отсортированы при запуске, мы можем скопировать оставшиеся элементы из первого массива напрямую

Написание кода для алгоритма слияния

Заметная разница между этапом слияния, который мы описали выше, и тем, который мы используем для сортировки слиянием, заключается в том, что функция слияния выполняется только для последовательных подмассивов.

Вот почему нам нужны только массив, первая позиция, последний индекс первого подмассива (мы можем вычислить первый индекс второго подмассива) и последний индекс второго подмассива.

Наша задача - объединить два подмассива A [p..q] и A [q + 1..r], чтобы создать отсортированный массив A [p..r]. Таким образом, входные данные для функции A, p, q и r

Функция слияния работает следующим образом:

  1. Создайте копии подмассивов L ← A [p..q] и M ← A [q + 1..r].
  2. Создайте три указателя i, j и k
    1. i поддерживает текущий индекс L, начиная с 1
    2. j поддерживает текущий индекс М, начиная с 1
    3. k поддерживает текущий индекс A [p..q], начиная с p
  3. Пока мы не достигнем конца L или M, выберите больший из элементов из L и M и поместите их в правильное положение в A [p..q]
  4. Когда у нас кончаются элементы в L или M, возьмите оставшиеся элементы и поместите в A [p..q]

В коде это будет выглядеть так:

void merge(int A[], int p, int q, int r)
{
    /* Создание L ← A[p..q] и M ← A[q+1..r] */
    int n1 = q - p + 1;
    int n2 =  r - q;

    int L[n1], M[n2];

    for (i = 0; i < n1; i++)
        L[i] = A[p + i];
    for (j = 0; j < n2; j++)
        M[j] = A[q + 1 + j];

    /* Поддержание текущего индекса вложенных массивов и основного массива */
    int i, j, k;
    i = 0; 
    j = 0; 
    k = p; 


    /* Пока мы не достигнем конца L или M, выбираем большее из элементов L и M и помещаем их в правильное положение в точке A [p..r]*/
    while (i < n1 && j < n2)
    {
        if (L[i] <= M[j])
        {
            arr[k] = L[i];
            i++;
        }
        else
        {
            arr[k] = M[j];
            j++;
        }
        k++;
    }

    /* Когда у нас кончаются элементы в L или M, возьмите оставшиеся элементы и поместите в A [p..r]*/
    while (i < n1)
    {
        A[k] = L[i];
        i++;
        k++;
    }

    while (j < n2)
    {
        A[k] = M[j];
        j++;
        k++;
    }
}
Функция слияния пошагово

В этой функции много действий, поэтому давайте рассмотрим пример, чтобы увидеть, как это будет работать.

Массив A [0..8] содержит два отсортированных подмассива A [1..5] и A [6..7]. Давайте посмотрим, как функция слияния объединит два массива.

void merge(int A[], int p = 1, int q = 4, int 6)
{
Шаг 1. Создайте дубликаты копий подмассивов для сортировки
 /* Создание L ← A[p..q] и M ← A[q+1..r] */
    n1 = 4 - 1 + 1 = 4;
    n2 =  6 - 4 = 2;

    int L[4], M[2];

    for (i = 0; i < 4; i++)
        L[i] = A[p + i];
    /* L[0,1,2,3] = A[1,2,3,4] = [1,5,10,12] */

    for (j = 0; j < 2; j++)
        M[j] = A[q + 1 + j];
    /* M[0,1,2,3] = A[5,6] = [6,9]

Шаг 2: Поддержание текущего индекса подмассивов и основного массива
 int i, j, k;
    i = 0; 
    j = 0; 
    k = p; 

Шаг 3: Пока мы не достигут конец L или M, выбирается большее среди элементов L и M и помещается в правильное положение в точке A [p..r]
 while (i < n1 && j < n2) { 
        if (L[i] <= M[j]) { 
            A[k] = L[i]; i++; 
        } 
        else { 
            A[k] = M[j]; 
            j++; 
        } 
        k++; 
    }

Шаг 4: Когда заканчиваются элементы в L или M, оставшиеся элементы необходимо поместить в A [p..r]
/* Мы вышли из предыдущего цикла, потому что j <n2 не выполняется */  
    while (i < n1)
    {
        A[k] = L[i];
        i++;
        k++;
    }

/* Мы вышли из предыдущего цикла, потому что i <n1 не выполняется */  

    while (j < n2)
    {
        A[k] = M[j];
        j++;
        k++;
    }
}

Этот шаг был бы необходим, если бы размер М был больше, чем L.
В конце функции слияния подмассив A [p..r] сортируется.

We recommend hosting TIMEWEB
We recommend hosting TIMEWEB
Stable hosting, on which the social network EVILEG is located. For projects on Django we recommend VDS hosting.

Comments

Only authorized users can post comments.
Please, Log in or Sign up
How to become an author?

Contribute to the evolution of the EVILEG community.

Learn how to become a site author.

Learn it
Donate

Good day, Dear Users!!!

I am Evgenii Legotckoi, developer of EVILEG. And it is my hobby project, which helps to learn programming another programmers and developers

If the site helped you, and you want also support the development of the site, than you can donate by following ways

PayPalYandex.Money
Timeweb

Let me recommend you the excellent hosting on which EVILEG is located.

For many years, Timeweb has been proving his stability.

For projects on Django I recommend VDS hosting

View Hosting Timeweb
MN
May 25, 2020, 11:33 a.m.
Mitja Nagibin

C ++ - Test 004. Pointers, Arrays and Loops

  • Result:50points,
  • Rating points-4
f
May 25, 2020, 5:05 a.m.
falcon

C++ - Test 001. The first program and data types

  • Result:66points,
  • Rating points-1
jm
May 25, 2020, 3:30 a.m.
just maks

C ++ - Test 004. Pointers, Arrays and Loops

  • Result:80points,
  • Rating points4
Last comments
T1
T1
May 26, 2020, 6:22 a.m.
Tima 1

Qt/C++ - Lesson 004. QSqlTableModel – How to present the table from database?

полностью повторил структору проекта. В форму дабавил tableView. Но при запуске получаю форму только с пустым tableView. Можете подсказать в чем пробелма?
May 26, 2020, 6:02 a.m.
Evgenij Legotskoj

Qt/C++ - Lesson 004. QSqlTableModel – How to present the table from database?

Потому что это файл который нужно создать, а не библиотека. В статье есть содержание этого файла. Добавляйте в проект. Копируйте содержимое из статьи.
T1
May 26, 2020, 6 a.m.
Tima 1

Qt/C++ - Lesson 004. QSqlTableModel – How to present the table from database?

не удается подключиить библеотеку include "database.h" выдает ошибку. Можете помочь?
S
May 22, 2020, 10:10 a.m.
Serg7878

Django - Tutorial 013. Contact form based on Django

Спасибо, Евгений. Все заработало. def contacts(request): if request.method == 'POST': form = ContactForm(request.POST) if form.is_valid(): email_subject =…
Now discuss on the forum
May 26, 2020, 5:16 a.m.
BlinCT

Отсутствие драйвера SQLite в пакете Qt 4 на Linux

Вот честно непонимаю почему до сих пор используют qt4, там же столько всего отсутствует, много фишек и возможностей нету там. То есть используя такое старье приходится много писать самому а не и…
DK
May 26, 2020, 2:24 a.m.
Dzhon Kofi

Disable autoscroll

такие естественные решения все перепробовал. Получилось вчера так: const int maximumScroll = ui->_samples->verticalScrollBar()->maximum();const int sliderPos = ui->_samp…
May 26, 2020, 12:43 a.m.
Ruslan Polupan

Посоветуйте новичку (базы данных и Qt, что учить)

Без БД сейчас практически никуда. Поэтому SQL надо знать. SQLite самы простой вариант, но имхо лучще начать с бд клиент-сервер. Настроить сервер. Подключаться клиентом. Просто это помогает понят…
EJ
May 25, 2020, 2:42 p.m.
Esteban José María

Компиляция пустого проекта Qt Android

qt 5.12.8 BUILD SUCCESSFUL in 42s 28 actionable tasks: 28 executed Android package built successfully in 68.251 ms. Ну, буду разбираться по-тихоньку. :)
s
May 25, 2020, 1:24 p.m.
sander-007

Использование файлов в памяти (memory file mapping)

Добрый вечер, проблемы работы с файлом Exel нет вообще. Весь смысл в том чтобы не создавать на диске физический файл (требования безопасности), дабы потом не чистить. А так вопрос только в этом …
About
Services
© EVILEG 2015-2020
Recommend hosting TIMEWEB