给定数组A[1,…,n],在空间复杂度O(1)的条件下实现归并排序(时间复杂度尽可能小)。给出算法流程,并分析时间复杂度。
时间: 2024-02-11 15:06:53 浏览: 65
在空间复杂度O(1)的条件下实现归并排序是比较困难的,因为归并排序需要额外的空间来存储归并后的结果。但是,我们可以通过一些技巧来减小空间复杂度。
具体实现方法如下:
1. 首先将待排序数组A[1,...,n]分成两个子数组A[1,...,m]和A[m+1,...,n],其中m为n的一半。
2. 对两个子数组进行归并排序,但是不使用额外的空间来存储归并后的结果。具体实现方法是:
(1)将A[1,...,m]和A[m+1,...,n]分别倒序排列,即将A[m], A[m-1],..., A[1]和A[n], A[n-1],..., A[m+1]依次交换位置。
(2)对于每个i,将A[i]与A[n-i+1]交换位置。
这样,原来的两个子数组就被合并成一个有序数组了,且不需要额外的空间来存储归并后的结果。
3. 递归地对合并后的数组进行归并排序。
算法流程如下:
```
void merge_sort(int A[], int n) {
if (n <= 1) return;
int m = n / 2;
// 对左半部分进行归并排序
merge_sort(A, m);
// 对右半部分进行归并排序
merge_sort(A + m, n - m);
// 将左右两部分合并
for (int i = 0; i < m; i++) {
// 将左半部分倒序排列
int tmp = A[m - i - 1];
A[m - i - 1] = A[i];
A[i] = tmp;
}
for (int i = 0; i < n - m; i++) {
// 将右半部分倒序排列
int tmp = A[n - i - 1];
A[n - i - 1] = A[m + i];
A[m + i] = tmp;
}
for (int i = 0; i < n / 2; i++) {
// 将倒序排列后的左右两部分交叉合并
int tmp = A[i];
A[i] = A[n - i - 1];
A[n - i - 1] = tmp;
}
}
```
时间复杂度分析:
假设原数组的长度为n,则每次将数组分成两部分,递归地对两部分进行归并排序,时间复杂度为2T(n/2)。对于每个子数组,需要进行一次倒序排列和一次交叉合并,时间复杂度为O(n)。因此,归并排序的时间复杂度可以表示为:
T(n) = 2T(n/2) + O(n)
根据主定理,归并排序的时间复杂度为O(nlogn)。但是,由于我们没有使用额外的空间来存储归并后的结果,因此空间复杂度为O(1)。
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